[發明專利]單雙DFWM信號產生裝置及其光譜產生方法

在審

• 申請號: 201911399614.0
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN113126382A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 西安躍億智產信息科技有限公司
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02B27/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種DFWM信號產生裝置及兩組DFWM信號共存產生裝置與光譜產生方法，所述DFWM信號產生裝置包括設置于同一光路的激光器、第一線偏振片、矢量光產生裝置、第二線偏振片、擴束鏡、第一空間光濾光片、聚焦透鏡、原子分子蒸汽吸收室和第二空間光濾光片。激光器輸出激光束經矢量光產生裝置生成偏振態在光束橫截面呈特定規律分布的矢量光場，在經偏振片生成四束或八束平行分布的同頻同相位偏振光，濾除其中一束或兩束后，剩余三束或六束同頻同相位偏振光在原子分子蒸汽吸收室內基于三階非線性效應產生單DFWM信號或雙DFWM信號輸出。本發明所述裝置具有較強的通用性，且裝置結構簡單、便于控制、設計合理、成本低易于推廣，實用性較強。

技術領域

本發明屬于非線性光學應用技術領域，具體涉及一種單組DFWM信號產生裝置、雙組DFWM信號共存產生裝置，以及其光譜產生裝置與方法。

背景技術

四波混頻是一種重要的三階非線性過程，三束入射光同時與樣品相互作用，在滿足相位匹配的條件下，產生第四束光，稱為四波混頻(FWM)信號，若三束入射光頻率相等則稱為簡并四波混頻(DFWM)。DFWM是一種高靈敏度、高分辨率、高信噪比的光譜技術。現有技術中傳統的DFWM裝置的三束光相互獨立，裝置復雜，難以控制，且易受外界干擾。而且現有技術中的DFWM裝置只能產生單組DFWM信號，無法產生共存的雙組DFWM信號。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于矢量光場的DFWM信號產生裝置，包括單組DFWM信號產生裝置和雙組DFWM信號產生裝置。本發明利用柱矢量光通過偏振片的消光特性得到多束平行且對稱分布的同相位線偏振光，然后經聚焦透鏡會聚在樣品中產生簡并四波混頻信號（DFWM），具有較強的通用性，且裝置結構簡單、便于控制、設計合理、成本低易于推廣，實用性較強。

本發明解決上述技術問題所采取的技術方案如下：

一種DFWM信號產生裝置，包括：激光器1、第一線偏振片9、矢量光產生裝置2、第二線偏振片3、擴束鏡4、第一空間光濾光片5、聚焦透鏡6、原子分子蒸汽吸收室7和第二空間光濾光片8，所述激光器1、第一線偏振片9、矢量光產生裝置2、第二線偏振片3、擴束鏡4、第一空間光濾光片5、聚焦透鏡6、原子分子蒸汽吸收室7和第二空間光濾光片8依次設置于同一光路上，所述激光器輸出的激光束經第一線偏振片9轉化為線偏振入射光，所述線偏振入射光經過所述矢量光產生裝置2后生成偏振態在光束橫截面呈特定規律分布的矢量光場，所述矢量光場經過所述第二線偏振片3后生成四束平行分布的同頻同相位線偏振光，所述同頻同相位線偏振光經所述擴束鏡4擴束后入射到所述第一空間光濾光片5，通過所述第一空間光濾光片5濾除其中一束光后，剩余三束同頻同相位線偏振光經聚焦透鏡6聚焦于所述原子分子蒸汽吸收室7，并在原子分子蒸汽吸收室7內基于三階非線性效應產生DFWM信號。

進一步的根據本發明所述的DFWM信號產生裝置，其中所述激光器輸出的激光束為高斯光束，激光波長處于所述原子分子蒸汽吸收室的共振吸收波長處，所述矢量光產生裝置2由多個半波片拼接而成，各個半波片的快軸方向按照特定規律有序排列，線偏振的激光束通過所述矢量光產生裝置2時，經過每個半波片的對應光束部分的偏振方向基于該半波片的快軸方向發生對應角度的偏轉，從而激光束通過所述矢量光產生裝置2后，不同光束部分的偏振方向對應于不同半波片的快軸方向而發生不同角度的偏轉，最終生成偏振態在光束橫截面呈特定規律分布的矢量光場，所述特定規律對應于矢量光產生裝置2中各半波片的快軸方向的特定排列規律。

進一步的根據本發明所述的DFWM信號產生裝置，其中所述矢量光產生裝置2為柱矢量光產生裝置，柱矢量光產生裝置為由多個半波片拼接而成的渦旋波片，各半波片的快軸方向按照繞圓周一周偏轉mπ角度的規律均勻排列，每個半波片基于其快軸方向使入射激光束的偏振方向發生二倍于快軸方向偏轉角度的偏轉；所述激光器輸出的經線偏振處理的激光束經過所述柱矢量光產生裝置后生成偏振態在光束橫截面呈軸對稱或旋轉對稱分布的柱矢量光場，所述柱矢量光場偏振方向繞圓周一周的偏轉角度為2mπ，其中m表示拓撲荷數，且m=2。