[實用新型]一種基于矢量光場的多波混頻信號產生裝置

有效

• 申請號: 201922489357.1
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN211264033U
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 劉杉;程雪梅;焦騰飛;任兆玉
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35
• 代理公司: 東莞市科安知識產權代理事務所(普通合伙) 44284
• 代理人: 曾毓芳

1.一種基于矢量光場的多波混頻信號產生裝置，其特征在于，包括：激光器(1)、矢量光產生裝置(2)、偏振片(3)、擴束鏡(4)、第一空間光濾光片(5)、聚焦透鏡(6)和原子分子蒸汽吸收室(7)，所述激光器(1)、矢量光產生裝置(2)、偏振片(3)、擴束鏡(4)、第一空間光濾光片(5)、聚焦透鏡(6)和原子分子蒸汽吸收室(7)依次設置于同一光路上。

2.根據權利要求1所述的多波混頻信號產生裝置，其特征在于，所述激光器輸出的激光束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偏振片(3)后生成多束平行分布的同頻同相位偏振光，該多束平行分布的同頻同相位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)濾除其中一束或多束同頻同相位偏振光后，形成滿足多波混頻條件的剩余多束同頻同相位偏振光，該剩余多束同頻同相位偏振光經聚焦透鏡(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)內基于多階非線性效應產生多波混頻信號輸出。

3.根據權利要求1或2所述的多波混頻信號產生裝置，其特征在于，所述激光器輸出的激光束為線偏振光束，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，所述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)中各半波片快軸方向的特定排列規律。

4.根據權利要求3所述的多波混頻信號產生裝置，其特征在于，所述矢量光產生裝置(2)為柱矢量光產生裝置，所述激光器輸出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，所述柱矢量光產生裝置可產生多種拓撲荷數的柱矢量光場。

5.根據權利要求4所述的多波混頻信號產生裝置，其特征在于，所述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對應偏轉。

6.根據權利要求3所述的多波混頻信號產生裝置，其特征在于，所述偏振片(3)為線偏振片，所述矢量光場經過所述偏振片(3)后生成多束平行分布的同頻率、同相位和同偏振的線偏振光，所述擴束鏡(4)將所述線偏振光擴束到第一空間光濾光片(5)，并使得其中一束或多束線偏振光入射到第一空間光濾光片(5)對應的特定濾光位置，所述第一空間光濾光片(5)在其特定位置具有濾光功能，通過第一空間光濾光片(5)后的剩余多束平行分布的同頻率、同相位和同偏振的線偏振光滿足原子分子蒸汽吸收室(7)的多波混頻條件，其中所述原子分子蒸汽吸收室(7)基于三階、五階或更高階非線性效應產生多波混頻信號。

7.根據權利要求6所述的多波混頻信號產生裝置，其特征在于，所述多波混頻信號產生裝置為簡并四波混頻信號產生裝置，其中所述激光器是連續可調諧的環形鈦寶石激光器，所述矢量光產生裝置(2)為拓撲荷數等于二的柱矢量光產生裝置，所述激光器輸出的激光束經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分布的柱矢量光場，所述柱矢量光場經過所述偏振片(3)后生成四束平行分布的同頻率、同相位和同偏振的線偏振光，經過所述第一空間光濾光片(5)濾掉其中一束后剩余三束平行分布的同頻率、同相位和同偏振的線偏振光經聚焦后入射到原子分子蒸汽吸收室(7)，所述原子分子蒸汽吸收室(7)為含有銣蒸氣的原子分子蒸汽吸收室，入射的三束平行分布的同頻率、同相位和同偏振的線偏振光在原子分子蒸汽吸收室(7)基于三階非線性效應產生簡并四波混頻信號。