用于任意矢量光场频率变换的偏振无关倍频方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于任意矢量光场频率变换的偏振无关倍频方法及装置。偏振无关倍频方法包括：令矢量型信号光束和平顶高斯型泵浦光束分别从偏振非线性Sagnac干涉仪的双波长偏振分光棱镜的两面输入，以使矢量型信号光束与平顶高斯型泵浦光束在干涉仪的两个方向上均发生II型倍频；通过干涉仪两个方向上的II型倍频所产生的两个频率上转换光束，经干涉仪锁相合束后再与剩余泵浦光束分离，以获得矢量型信号光束的倍频光束，即实现了与信号光偏振无关的倍频；矢量型信号光束与平顶高斯型泵浦光束具有相同的频率，并同时进入干涉仪。本发明专利技术的上述技术为任意矢量光场频率变换及偏振图像上转换探测提供了一种偏振无关的倍频装置和方法，并具有优良转换保真度。

【技术实现步骤摘要】
用于任意矢量光场频率变换的偏振无关倍频方法及装置
本专利技术的实施方式涉及光学领域，更具体地，本专利技术的实施方式涉及一种用于任意矢量光场频率变换的偏振无关倍频方法及装置。
技术介绍
在众多非线性光学应用中，基于二阶非线性相互作用的参量转换作为一种光学频率转换器，是目前激光和光子系统中最基本也是最重要的一种光场调控手段。然而，这一基本调控功能在面对具有空间非均匀偏振状态的“矢量光场”时难以实施。因为目前已商业化的非线性晶体无法同时转换矢量光场的正交偏振分量。为实现矢量光场的参量转换，一个可行的解决方案是使用具有SU(2)对称性的非线性干涉仪，其中“正交双晶体”和“Sagnac(塞格纳克)环路”是两种最为可靠的实施方案。最近，已有课题组通过正交放置的两块I型超薄晶体演示了矢量光场的倍频(2018年《OpticsLetters》第43卷第5981页发表的《Nonlinearfrequencyconversionandmanipulationofvectorbeams》和2019年《AppliedPhysicsLetters》第115卷第051101本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于任意矢量光场频率变换的偏振无关倍频方法，其特征在于，所述偏振无关倍频方法包括：/n令矢量型信号光束和平顶高斯型泵浦光束分别从偏振非线性Sagnac干涉仪的双波长偏振分光棱镜(1)的两面输入，以使所述矢量型信号光束与所述平顶高斯型泵浦光束在所述干涉仪的两个方向上均发生II型倍频；/n通过所述干涉仪两个方向上的II型倍频所产生的两个频率上转换光束，经所述干涉仪锁相合束后再与剩余泵浦光束分离，以获得所述矢量型信号光束的倍频光束，即实现了与信号光偏振无关的倍频；/n所述矢量型信号光束与所述平顶高斯型泵浦光束具有相同的频率，并同时进入所述干涉仪。/n

【技术特征摘要】
1.用于任意矢量光场频率变换的偏振无关倍频方法，其特征在于，所述偏振无关倍频方法包括：
令矢量型信号光束和平顶高斯型泵浦光束分别从偏振非线性Sagnac干涉仪的双波长偏振分光棱镜(1)的两面输入，以使所述矢量型信号光束与所述平顶高斯型泵浦光束在所述干涉仪的两个方向上均发生II型倍频；
通过所述干涉仪两个方向上的II型倍频所产生的两个频率上转换光束，经所述干涉仪锁相合束后再与剩余泵浦光束分离，以获得所述矢量型信号光束的倍频光束，即实现了与信号光偏振无关的倍频；
所述矢量型信号光束与所述平顶高斯型泵浦光束具有相同的频率，并同时进入所述干涉仪。


2.根据权利要求1所述的偏振无关倍频方法，其特征在于，所述偏振非线性Sagnac干涉仪包括偏振分光棱镜(1)、第一反射镜(3)以及第二反射镜(5)，其中，所述偏振分光棱镜(1)、所述第一反射镜(3)和所述第二反射镜(5)均为覆盖基频光与倍频光的双波长元件；
所述偏振非线性Sagnac干涉仪还包括双波长二分之一波片(2)和Ⅱ型倍频非线性晶体(4)；
其中，双波长二分之一波片(2)设于双波长偏振分光棱镜(1)与第一反射镜(3)之间，Ⅱ型倍频非线性晶体(4)设于第一反射镜(3)与第二反射镜(5)之间。


3.根据权利要求1或2所述的偏振无关倍频方法，其特征在于，所述偏振非线性Sagnac干涉仪的两个方向包括第一和第二方向；
其中，当所述第一方向为顺时针方向时，所述第二方向为逆时针方向；
当所述第一方向为逆时针方向时，所述第二方向为顺时针方向。


4.根据权利要求3所述的偏振无关倍频方法，其特征在于，在所述偏振非线性Sagnac干涉仪内，所述矢量型信号光束的水平偏振分量与所述平顶高斯型泵浦光的垂直分量沿第一方向一起传播，而所述矢量型信号光束的垂直偏振分量与平顶高斯型泵浦光的水平分量沿第二方向一起传播。


5.根据权利要求4所述的偏振无关倍频方法，其特征在于：
双波长偏振分光棱镜(1)的第一面作为第一端口，矢量型信号光束入射经所述第一端口进入所述偏振非线性Sagnac干涉仪，经所述双波长偏振分光棱镜(1)分解为水平偏振态信号光与垂直偏振态信号光，所述水平、垂直偏振态信号光分别沿第一、第二方向在所述偏振非线性Sagnac干涉仪中前进；
所述偏振非线性Sagnac干涉仪的第二反射镜(5)至双波长偏振分光棱镜(1)的外延长线上设有二向色分光镜(6)，二向色分光镜(6)的第一侧作为第三端口，45°偏振的平顶高斯型泵浦光经第三端口进入所述偏振非线性Sagnac干涉仪，经所述双波长偏振分光棱镜(1)分解为垂直偏振态泵浦光与水平偏振态泵浦光，所述垂直、水平偏振态泵浦光分别沿第一、第二方向在所述偏振非线性Sagnac干涉仪中前进；
在第一方向上，所述水平偏振态信号光与所述垂直偏振态泵浦光经设于所述偏振非线性Sagnac干涉仪的双波长偏振分光棱镜(1)与第一反射镜(3)之间的45°的双波长二分之一波片(2)交换偏振态，接着经第一反射镜(3)反射至设于第一反射镜(3)与第二反射镜(5)之间的Ⅱ型非线性晶体(4)发生Ⅱ型倍频，产生的水平偏振态的倍频光作为第一倍频光束；所述第一倍频光束依次由第二反射镜(5)反射和双波长偏振分光棱镜(1)透射后，从双波长偏振分光棱镜(1)的第二面输出；
在第二方向上，所述垂直偏振态信号光与所述水平偏振态泵浦光经所述第二反射镜(5)反射至所述Ⅱ型非线性晶体(4)发生Ⅱ型倍频，产生的水平偏振态的倍频光经由所述第一反射镜(3)反射至45°的双波长二分之一波片(2)而转换为垂直偏振态的倍频光，作为第二倍频光束；所述第二倍频光束经所述双波长偏振分光棱镜(1)反射后，与所述第一倍频光束合束从所述双波长偏振分光棱镜(1)的第二面...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱智涵，吴海俊，高玮，史保森，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23