非傍轴自加速倍频光束调控装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种非傍轴自加速倍频光束调控装置及方法，应用于光学技术领域。该装置包括：电场单元，与准相位匹配单元电性相连，用于加载电场给准相位匹配单元，以使准相位匹配单元内部产生线性电光效应。准相位匹配单元，还设置在滤波单元的前端，用于根据准相位匹配条件将来自光源的基频光束转换为非傍轴自加速倍频光束，并利用线性电光效应调整准相位匹配条件，以调控非傍轴自加速倍频光束的偏振状态和强度，并将调控后的非傍轴自加速倍频光束发射给滤波单元。滤波单元，用于从接收的光束中，滤除穿过准相位匹配单元的基频光束，得到调控后的非傍轴自加速倍频光束。该装置可提高光束调控的灵活性。

【技术实现步骤摘要】
非傍轴自加速倍频光束调控装置及方法
本专利技术涉及光学
，尤其涉及一种非傍轴自加速倍频光束调控装置及方法。
技术介绍
随着近年来科学技术的快速发展，自加速光束以无衍射和自加速等特点而应用于光学微操控领域。其中，非傍轴自加速光束因其可突破传统自加速光束的傍轴限制，在扩宽自加速光束应用和光器件的微型化方面发挥重要作用。目前的非傍轴自加速光束通常通过改变传播介质的方式来改变偏振状态和强度，但这是一种被动的调控方式，从而存在灵活性不够的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的主要目的在于提供一种非傍轴自加速倍频光束调控装置及方法，可提高光束调控的灵活性。本专利技术实施例第一方面提供了一种非傍轴自加速倍频光束调控装置，所述装置包括：电场单元、准相位匹配单元和滤波单元；所述电场单元，与所述准相位匹配单元电性相连，用于加载电场给所述准相位匹配单元，以使所述准相位匹配单元内部产生线性电光效应；所述准相位匹配单元，还设置在所述滤波单元的前端，用于根据准相位匹配条件将来自光源的基频光束转换为非傍轴自加速倍频光束，并利用所述线性电光效应调整所述准相位匹配条件，以调控所述非傍轴自加速倍频光束的偏振状态和强度，并将调控后的非傍轴自加速倍频光束发射给所述滤波单元；所述滤波单元，用于从接收的光束中，滤除穿过所述准相位匹配单元的基频光束，得到所述调控后的非傍轴自加速倍频光束。本专利技术实施例第二方面提供了一种非傍轴自加速倍频光束调控方法，应用于本实施例第一方面所述的非傍轴自加速倍频光束调控装置，所述方法包括：控制所述准相位匹配单元根据准相位匹配条件将来自光源的基频光束转换为非傍轴自加速倍频光束；控制所述电场单元加载电场给所述准相位匹配单元，以使所述准相位匹配单元内部产生线性电光效应；控制所述准相位匹配单元利用所述线性电光效应调整所述准相位匹配条件，以调控所述非傍轴自加速倍频光束的偏振状态和强度，并将调控后的非傍轴自加速倍频光束发射给所述滤波单元；控制所述滤波单元从接收的光束中，滤除穿过所述准相位匹配单元的基频光束，得到所述调控后的非傍轴自加速倍频光束。从上述实施例可知，通过准相位匹配单元根据准相位匹配条件将基频光束转变为非傍轴自加速倍频光束，并通过电场单元加载电场给准相位匹配单元，调整准相位匹配条件，从而调控出射的非傍轴自加速倍频光束的偏振状态和强度，而不是通过改变传播介质来对光束进行调控，提高了光束调控的灵活性。附图说明图1是本专利技术提供的第一实施例中的非傍轴自加速倍频光束调控装置的结构示意图；图2是本专利技术提供的第一实施例中的准相位匹配单元的极化图样示意图；图3是本专利技术提供的第一实施例中的光强分布图；图4是本专利技术提供的第二实施例中的非傍轴自加速倍频光束调控方法的实现流程示意图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1，图1是本专利技术提供的第一实施例中的非傍轴自加速倍频光束调控装置的结构示意图。该装置包括：电场单元101、准相位匹配单元102和滤波单元103。电场单元101，与准相位匹配单元102电性相连，用于加载电场给准相位匹配单元102，以使准相位匹配单元102内部产生线性电光效应。其中，线性电光效应是指通过电场单元101加载电场而引起准相位匹配单元102的折射率发生变化的现象。准相位匹配单元102，还设置在滤波单元103的前端，用于根据准相位匹配条件将来自光源的基频光束转换为非傍轴自加速倍频光束，并利用线性电光效应调整准相位匹配条件，以调控非傍轴自加速倍频光束的偏振状态和强度，并将调控后的非傍轴自加速倍频光束发射给滤波单元103。具体的，来自光源的基频光束为高斯光束，在准相位匹配单元102中实现倍频效应须令相互作用的光波在准相位匹配单元102中传输时满足准相位匹配条件。其中，准相位匹配条件的工作原理是利用周期性调制准相位匹配单元102的非线性极化率，弥补非线性过程中造成的相位失配，以提高非线性光学频率变换的转换效率。来自光源的基频光束，入射准相位匹配单元102，准相位匹配单元102内部发生准相位匹配倍频效应，将基频光束转换为非傍轴自加速倍频光束。与此同时，电场单元101加载的电场在准相位匹配单元102内部产生线性电光效应，线性电光效应引起准相位匹配单元102的折射率发生变化，而折射率差影响到准相位匹配条件，准相位匹配条件中的相位失配因子随着折射率差的变化而变化，从而弥补非线性过程中的相位失配，因此通过调控电场单元101加载的电场的大小和方向，即可调整准相位匹配条件，进而调控非傍轴自加速倍频光束的偏振状态和强度。滤波单元103，用于从接收的光束中，滤除穿过准相位匹配单元102的基频光束，得到调控后的非傍轴自加速倍频光束。具体的，在基频光束通常情况下未全部转化为非傍轴自加速倍频光束的情况下，准相位匹配单元102出射的光束包括：基频光束和调控后的非傍轴自加速倍频光束。为了获取调控后的非傍轴自加速倍频光束，利用滤波单元103过滤掉基频光束，保留调控后的非傍轴自加速倍频光束。在实际应用中，滤波单元103可为滤波片。进一步地，滤波单元103出射的调控后的非傍轴自加速倍频光束为频域中的非傍轴自加速倍频光束，则该装置还包括傅立叶变换单元104。傅立叶变换单元104，设置在滤波单元103的后端，用于接收从滤波单元103出射的频域中的非傍轴自加速倍频光束，并将频域中的非傍轴自加速倍频光束进行傅立叶变换，将频域中的非傍轴自加速倍频光束由频域转化到空间域，得到空间域中的非傍轴自加速倍频光束。在实际应用中，傅立叶变换单元104可为傅立叶变换透镜，将空间域中的非傍轴自加速倍频光束投射至屏幕105，显示非傍轴自加速倍频光束，如图1所示。进一步地，电场单元101的电场方向与基频光束的入射方向垂直，以在准相位匹配单元102根据准相位匹配条件将基频光束进行转化时，可利用准相位匹配单元102的最大的电光系数，以提高基频光束转化为非傍轴自加速倍频光束的效率。进一步地，准相位匹配单元102为光学超晶格，光学超晶格为是一种介电常数随空间周期性变化的光学微结构材料，通常采用外加电场极化晶体的方式获取得到。光学超晶格的极化图样如图2所示。其中，光学超晶格的极化公式包括：χ(2)(x,y)＝dijsquare(T,D)。式中，dij表示准相位匹配单元102的非线性光学系数，square(T,D)表示周期T为2π、范围为[-1,1]且占空比为D％的方波函数，fx表示x方向的倒格矢，x方向表示基频光束的传播方向，fc表示横向调制频率，表示基频光束的傅立叶谱的相位，Λ表示传播方向上的极化周期长度。另外，光学超晶格的极化公式展开为傅立叶积分形式：式中，Gm表示m阶的傅立叶变换系数。从上式可以看到，对于m＝1来说，最优的极化占空比D＝0.5，此时傅立叶变换系数Gm最大，然而此时0阶的傅立叶变换系数Gm＝0。对于m＝2来说，最优的极化占空比D＝0.25或D＝0.75，而且此时0阶的傅立叶变换系数Gm≠0，可用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非傍轴自加速倍频光束调控装置，其特征在于，所述装置包括：电场单元、准相位匹配单元和滤波单元；所述电场单元，与所述准相位匹配单元电性相连，用于加载电场给所述准相位匹配单元，以使所述准相位匹配单元内部产生线性电光效应；所述准相位匹配单元，还设置在所述滤波单元的前端，用于根据准相位匹配条件将来自光源的基频光束转换为非傍轴自加速倍频光束，并利用所述线性电光效应调整所述准相位匹配条件，以调控所述非傍轴自加速倍频光束的偏振状态和强度，并将调控后的非傍轴自加速倍频光束发射给所述滤波单元；所述滤波单元，用于从接收的光束中，滤除穿过所述准相位匹配单元的基频光束，得到所述调控后的非傍轴自加速倍频光束。

【技术特征摘要】
1.一种非傍轴自加速倍频光束调控装置，其特征在于，所述装置包括：电场单元、准相位匹配单元和滤波单元；所述电场单元，与所述准相位匹配单元电性相连，用于加载电场给所述准相位匹配单元，以使所述准相位匹配单元内部产生线性电光效应；所述准相位匹配单元，还设置在所述滤波单元的前端，用于根据准相位匹配条件将来自光源的基频光束转换为非傍轴自加速倍频光束，并利用所述线性电光效应调整所述准相位匹配条件，以调控所述非傍轴自加速倍频光束的偏振状态和强度，并将调控后的非傍轴自加速倍频光束发射给所述滤波单元；所述滤波单元，用于从接收的光束中，滤除穿过所述准相位匹配单元的基频光束，得到所述调控后的非傍轴自加速倍频光束。2.如权利要求1所述非傍轴自加速倍频光束调控装置，其特征在于，所述滤波单元出射的调控后的非傍轴自加速倍频光束为频域中的非傍轴自加速倍频光束，则所述装置还包括傅立叶变换单元；所述傅立叶变换单元，设置在所述滤波单元的后端，用于接收从所述滤波单元出射的频域中的非傍轴自加速倍频光束，并将所述频域中的非傍轴自加速倍频光束进行傅立叶变换，得到空间域中的非傍轴自加速倍频光束。3.如权利要求1所述的非傍轴自加速倍频光束调控装置，其特征在于，所述电场单元的电场方向与所述基频光束的入射方向垂直。4.如权利要求1所述的非傍轴自加速倍频光束调控装置，其特征在于，所述准相位匹配单元为光学超晶格，则所述光学超晶格的极化公式包括：χ(2)(x,y)＝dijsquare(T,D)；式中，dij表示所述准相位匹配单元的非线性光学系数，square(T,D)表示周期T为2π、范围为[-1,1]且占空比为D％的方波函数，fx表示x方向的倒格矢，x方向表示所述基频光束的传播方向，fc表示横向调制频率，表示所述基频光束的傅立叶谱的相位，Λ表示传播方向上的极化周期长度。5.如权利要求1所述的非傍轴自加速倍频光束调控装置，其特征在于，所述准相位匹配单元为周期极化后的钽酸锂晶体。6.一种非傍轴自加速倍频光束调控方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5中的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑国梁，徐世祥，吴庆阳，蔡懿，曹建民，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44