一种光学频率梳制造技术

本实用新型专利技术公开了一种光学频率梳，包括：泵浦源发出频率为ω

【技术实现步骤摘要】
一种光学频率梳
本技术涉及光学领域，尤其涉及一种光学频率梳。
技术介绍
光学频率梳是指在频谱上由一系列均匀间隔且具有相干稳定相位关系的频率分量组成的光谱，是超快光学与精密光谱学完美结合的产物，其已经成为继超短脉冲激光问世之后激光
的又一重大突破。近年来，由于光学频率梳在包括化学探测中的高分辨率宽范围光谱、外行星探测中的精确波长校准、超快动力学研究中的相干控制等新兴领域的重要作用，吸引了越来越多学者的关注。光学频率梳光源的实现主要有两大类：一是基于锁模激光器实现的光学频率梳；二是基于微谐振腔和半导体激光器技术等实现的小型化和芯片级光学频率梳。其中，第一种实现方法又主要分为基于晶体的固态系统光学频率梳和基于光纤的光学频率梳两类，但由于锁模激光器结构复杂、尺寸较大且不利于小型化，因此这种光学频率梳价格昂贵且应用范围受到限制。第二种实现方法中，基于半导体激光器的光学频率梳代表性的系统是通过量子级联激光器和锁模的垂直腔半导体激光器产生光学频率梳，而基于微谐振腔系统的光学频率梳则是通过非线性光学的四波混频过程将单频泵浦光展宽为光学频率梳。此外，实现光学频率梳的小型化对未来实现着陆器、分布式航天器和立方体卫星航天器等太空探索提供了可能，这同样值得在未来开展进一步的研究。近年来，基于受激布里渊散射和四波混频技术的布里渊频率梳(Brillouinfrequencycomb,BFC)，已经成为一种产生模式间距在10GHz量级的高相干频率梳的新方式，突破传统波导结构，实现自由空间布里渊频率梳的产生成为一大研究热点。<br>
技术实现思路
本技术提供了一种光学频率梳，本技术利用金刚石晶体中受激拉曼散射、受激布里渊散射以及四波混频非线性效应，实现了自由空间级联布里渊激光运转，最终获得了一种高功率的光学频率梳，克服了传统波导型结构中材料特性和结构设计对频率梳的影响，详见下文描述：一种光学频率梳，所述光学频率梳包括：泵浦源发出频率为ωp的泵浦光，依次通过光隔离器、采样镜片、第一二分之一波片和聚焦透镜后，进入由第一凹面反射镜、拉曼/布里渊晶体、第二凹面反射镜组成的振荡器；第二凹面反射镜置于压电陶瓷位移平台上，后向反射的拉曼光经采样镜片反射后进入锁频控制器，锁频控制器控制压电陶瓷位移平台的位移。进一步地，所述泵浦光为线偏振光。其中，所述光隔离器由第二二分之一波片、第一偏振器、法拉第旋光器、第三二分之一波片和第二偏振器组成；所述采样镜片由一个平面光学玻璃组成，对泵浦光和拉曼光部分反射。进一步地，所述第一凹面反射镜为平-凹镜，表面镀对频率为ωp的泵浦光增透的介质膜和频率为ωR的拉曼光高反射的介质膜。其中，所述第二凹面反射镜为平-凹镜，表面镀对频率为ωp的泵浦光高反射的介质膜和频率为ωR的拉曼光部分透射的介质膜。进一步地，所述锁频控制器由衰减片、四分之一波片、偏振分光棱镜、第一光电探测器、第二光电探测器和减法器组成。其中，所述光学频率梳还包括：长通滤光片，用于滤除频率为ωp的泵浦光。本技术提供的技术方案的有益效果是：1、该激光器通过泵浦光先激发拉曼激光，然后用拉曼光激发布里渊频率梳的产生，由于泵浦光和拉曼光的频移较大，因此和直接泵浦的布里渊频率梳相比，大幅降低了对谐振腔腔镜镀膜波长和反射率的要求，此外可有效控制布里渊激光阈值，提升激光器的量子转换效率并降低晶体热负载；2、该激光器通过由第一凹面反射镜、拉曼/布里渊晶体、第二凹面反射镜组成的拉曼/布里渊激光系统形成了自由空间运行方式，克服了波导型结构中材料特性和结构设计对频率梳的影响，同时通过压电陶瓷位移平台控制谐振腔腔长，能够有效控制级联斯托克斯和反斯托克斯光的阶次，进而可实现单一布里渊激光输出或不同阶次的布里渊频率梳；3、该激光器利用具有高热导率和宽光谱透射范围的金刚石晶体作为拉曼/布里渊晶体，可获得更高功率、更宽波长范围的光学频率梳。附图说明图1为一种光学频率梳的结构示意图；图2为光隔离器的结构示意图；图3为锁频控制器的结构示意图；图4为激光的频率转换示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1：泵浦源；2：光隔离器；3：采样镜片；4：第一二分之一波片；5：聚焦透镜；6：第一凹面反射镜；7：拉曼/布里渊晶体；8：第二凹面反射镜；9：长通滤光片；10：压电陶瓷位移平台；11：锁频控制器；12：第二二分之一波片；13：第一偏振器；14：法拉第旋光器；15：第三二分之一波片；16：第二偏振器；17：衰减片；18：四分之一波片；19：偏振分光棱镜；20：第一光电探测器；21：减法器；22：第二光电探测器。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本技术实施方式作进一步地详细描述。目前人们已经通过波导型结构实现了布里渊频率梳的产生，但是此类结构的设计和制备相对复杂，尤其是获得低损耗光声波导仍旧是一大挑战，同时受限于所用材料和结构本身特性，目前很难获得高功率的布里渊激光及布里渊频率梳。因此，发展基于自由空间运行的非波导布里渊频率梳对于提高频率梳的功率具有非常重要的意义。基于以上技术背景，本技术提出利用具有高布里渊增益和高热导率的金刚石晶体作为拉曼/布里渊晶体，通过泵浦光激发的拉曼光间接泵浦产生一阶和级联受激布里渊散射，实现自由空间运转的高功率布里渊频率梳的产生。参见图1，一种光学频率梳包括：泵浦源1、光隔离器2、采样镜片3、第一二分之一波片4、聚焦透镜5、第一凹面反射镜6、拉曼/布里渊晶体7、第二凹面发射镜8、长通滤光片9、压电陶瓷位移平台10、以及锁频控制器11。其中，泵浦源1发出第一频率(ωp)的线偏振光，依次通过光隔离器2、采样镜片3、第一二分之一波片4和聚焦透镜5后，进入由第一凹面反射镜6、拉曼/布里渊晶体7和第二凹面反射镜8组成的振荡器；第二凹面发射镜8置于压电陶瓷位移平台10上；后向反射的拉曼光经过采样镜片3反射后进入锁频控制器11，锁频控制器11通过监控入射光的偏振态变化后将信号反馈至压电陶瓷位移平台10，压电陶瓷位移平台10根据反馈的信号进行实时移动。该光学频率梳利用非线性光学晶体中的受激拉曼散射、受激布里渊散射以及四波混频非线性效应，实现了自由空间级联布里渊激光运转，最终通过长通滤光片9滤掉频率为ωp的泵浦光，实现一种高功率布里渊频率梳。具体实现时，第一二分之一波片4用来调节泵浦光偏振态方向，使其在拉曼/布里渊晶体7内能够获得最大的拉曼/布里渊增益。采样镜片3由一个平面光学玻璃组成，对泵浦光和频率为ωR(第二频率)的拉曼光部分反射。第一凹面反射镜6为平-凹镜，表面镀对频率为ωp的泵浦光增透的介质膜和频率为ωR的拉曼光高反射的介质膜。第二凹面反射镜8为平-凹镜，表面镀对频率为ωp的泵浦光高反射的介质膜和频率为ωR的拉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学频率梳，其特征在于，所述光学频率梳包括：/n泵浦源发出频率为ω

【技术特征摘要】
1.一种光学频率梳，其特征在于，所述光学频率梳包括：
泵浦源发出频率为ωp的泵浦光，依次通过光隔离器、采样镜片、第一二分之一波片和聚焦透镜后，进入由第一凹面反射镜、拉曼/布里渊晶体、第二凹面反射镜组成的振荡器；
第二凹面反射镜置于压电陶瓷位移平台上，后向反射的拉曼光经采样镜片反射后进入锁频控制器，锁频控制器控制压电陶瓷位移平台的位移。


2.根据权利要求1所述的一种光学频率梳，其特征在于，所述泵浦光为线偏振光。


3.根据权利要求1所述的一种光学频率梳，其特征在于所述光隔离器由第二二分之一波片、第一偏振器、法拉第旋光器、第三二分之一波片和第二偏振器组成；
所述采样镜片由一个平面光学玻璃组成，对泵浦光和拉曼光部分反...

【专利技术属性】
技术研发人员：白振旭，陈晖，齐瑶瑶，丁洁，杨学宗，王雨雷，吕志伟，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12