[發(fā)明專利]一種非線性偏振濾波方法、裝置及應用設備

在審

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• 申請日: 2022-03-15
• 公開（公告）號: CN114628980A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設計）人: 曾和平;郭政儒;劉婷婷
• 申請（專利權）人: 華東師范大學重慶研究院;上海朗研光電科技有限公司;云南華譜量子材料有限公司;廣東朗研科技有限公司;華東師范大學;重慶華譜智能裝備有限公司;重慶華譜量子科技有限公司
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/108;G02B27/28
• 代理公司: 重慶強大凱創(chuàng)專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 劉嘉

本發(fā)明涉及光信號處理技術領域，具體公開了一種非線性偏振濾波方法、裝置及應用設備，裝置包括泵浦源、耦合器、雙折射介質和若干個起偏器；泵浦源用于輸出泵浦激光，使雙折射介質產(chǎn)生光致雙折射效應；起偏器用于對信號光按照預設起偏角度起偏，耦合器用于將泵浦激光和信號光耦合入雙折射介質；其中，雙折射介質與起偏器的預設起偏角度存在不為0°的夾角。采用本發(fā)明的技術方案能夠濾波器對調制深度的精確、連續(xù)地調諧，以及更改通帶寬度、中心波長。

技術領域

本發(fā)明涉及光信號處理技術領域，特別涉及一種非線性偏振濾波方法、裝置及應用設備。

背景技術

光學濾波器是最為常見的光學元件之一，它的波長相關性，使其在光信號處理方面至關重要。常見的光學濾波器通常是以鏡片形式存在的濾光片，以吸收式或干涉式的光學濾光片為代表。但是這些空間濾光片通常都存在工作波長以及通帶寬度(帶寬)單一，難以調諧的問題。

Lyot濾波器是一種依賴晶體線性雙折射效應實現(xiàn)的周期性濾波裝置，通常包括兩個偏振片和一塊夾在其中的雙折射晶體。盡管Lyot濾波器解決了一部分傳統(tǒng)濾光片調諧困難的問題。但是其所謂的可調諧，僅僅是指其通帶位置的移動。要想改變其通帶寬度的話需要更換其中的雙折射晶體，這無異于直接更換濾光片。

因此，實現(xiàn)能夠精確、連續(xù)地調諧，通帶寬度(帶寬)以及中心波長可更改的新型濾波裝置對于實現(xiàn)高精度的光信號處理意義非凡。此外，基于這種濾波器的相關應用，特別是在超快激光器方面，將能夠極大推動寬帶可調諧的激光脈沖振蕩器的實現(xiàn)與發(fā)展。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的之一在于，提供一種非線性偏振濾波裝置，能夠實現(xiàn)濾波器通帶寬度以及中心波長的精確、連續(xù)地調諧以及更改。

為了解決上述技術問題，本申請?zhí)峁┤缦录夹g方案：

一種非線性偏振濾波裝置，包括泵浦源、耦合器、雙折射介質和若干個起偏器；泵浦源用于輸出泵浦激光，使雙折射介質產(chǎn)生光致雙折射效應；起偏器用于對信號光按照預設起偏角度起偏，耦合器用于將泵浦激光和信號光耦合入雙折射介質；其中，雙折射介質與起偏器的預設起偏角度存在不為0°的夾角。

基礎方案原理及有益效果如下：

當前的現(xiàn)有技術中，光學濾光片是一種常見的濾波裝置，其依靠在介質表面真空鍍膜法交替形成具有一定厚度的高折射率或低折射率的金屬-介質-金屬膜，或全介質膜，構成一種低級次的﹑多級串聯(lián)實心法布里-珀羅干涉儀。膜層的材料﹑厚度和串聯(lián)方式的選擇決定了濾光片工作的中心波長和透射帶寬λ確定。工藝復雜、造價昂貴、制作耗時。而本方案中，通過起偏器對信號光進行起偏，通過控制泵浦源輸出泵浦激光，然后通過耦合器將浦激光和信號光耦合入雙折射介質，泵浦激光會導致雙折射介質產(chǎn)生光致雙折射效應，利用非線性雙折射抵消或疊加線性雙折射，從而實現(xiàn)對雙折射介質總體雙折射進行連續(xù)調諧以及拓展，達到更改通帶寬度以及中心波長的目的。

進一步，所述起偏器的數(shù)量為兩個，兩個起偏器、耦合器、雙折射介質設置于同一光路上，且兩個起偏器分別位于所述光路的兩端；兩個起偏器的起偏角度一致。

本優(yōu)選方案中的非線性偏振濾波裝置為單通結構，信號光通過一起偏器后，被按照預設起偏角度起偏，泵浦源輸出泵浦激光，耦合器將泵浦激光和信號光耦合入雙折射介質，雙折射介質產(chǎn)生光致雙折射效應，雙折射介質輸出的信號光經(jīng)過另一起偏器后，被輸出。

參考圖1的結構，入射光(即信號光)和光場以及光器件均可用瓊斯矩陣表征。假設入射光的瓊斯矩陣為兩個偏振片(即起偏器的一種具體形式)的瓊斯矩陣為：中間雙折射介質(雙折射光纖)的瓊斯矩陣為其中，其中B為雙折射介質的雙折射系數(shù)，包括線性雙折射系數(shù)和非線性雙折射系數(shù)(B＝B_l+B_nl)。L為雙折射介質的長度，λ為入射光波長。此外，由于雙折射介質存在與入射光起偏角度夾角θ，還需考慮旋轉矩陣那么入射光經(jīng)過本優(yōu)選方案所述的濾波裝置后，輸出光瓊斯矩陣表達式為：