[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

本實用新型提出一種基于矢量光場的多波混頻信號產生裝置，所述裝置包括：設置于同一光路的激光器、矢量光產生裝置、偏振片、擴束鏡、第一空間光濾光片、聚焦透鏡和原子分子蒸汽吸收室。所述激光器輸出的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，在經偏振片生成多束平行分布的同頻同相位偏振光，濾除其中一束或多束后，在原子分子蒸汽吸收室內基于多階非線性效應產生多波混頻信號輸出。本實用新型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

本實用新型屬于非線性光學應用技術領域，具體涉及一種基于矢量光場的多波混頻信號產生裝置。

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。在此基礎上的更高階的多波混頻過程裝置更加復雜，為實驗帶來很大難度。

實用新型內容

本實用新型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多波混頻信號產生裝置。所述多波混頻信號產生裝置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)，而且通過改變柱矢量光的拓撲荷數能夠得到其他更復雜的多波混頻信號，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。

本實用新型解決上述技術問題所采取的技術方案如下：

一種基于矢量光場的多波混頻信號產生裝置，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。

進一步的根據本實用新型所述的多波混頻信號產生裝置，其中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。

進一步的根據本實用新型所述的多波混頻信號產生裝置，其中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。

進一步的根據本實用新型所述的多波混頻信號產生裝置，其中所述矢量光產生裝置2為柱矢量光產生裝置，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。