单双DFWM信号产生装置及其光谱产生方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种DFWM信号产生装置及两组DFWM信号共存产生装置与光谱产生方法，所述DFWM信号产生装置包括设置于同一光路的激光器、第一线偏振片、矢量光产生装置、第二线偏振片、扩束镜、第一空间光滤光片、聚焦透镜、原子分子蒸汽吸收室和第二空间光滤光片。激光器输出激光束经矢量光产生装置生成偏振态在光束横截面呈特定规律分布的矢量光场，在经偏振片生成四束或八束平行分布的同频同相位偏振光，滤除其中一束或两束后，剩余三束或六束同频同相位偏振光在原子分子蒸汽吸收室内基于三阶非线性效应产生单DFWM信号或双DFWM信号输出。本发明专利技术所述装置具有较强的通用性，且装置结构简单、便于控制、设计合理、成本低易于推广，实用性较强。用性较强。用性较强。

Single and double DFWM signal generator and its spectrum generation method

【技术实现步骤摘要】
单双DFWM信号产生装置及其光谱产生方法


[0001]本专利技术属于非线性光学应用
，具体涉及一种单组DFWM信号产生装置、双组DFWM信号共存产生装置，以及其光谱产生装置与方法。

技术介绍

[0002]四波混频是一种重要的三阶非线性过程，三束入射光同时与样品相互作用，在满足相位匹配的条件下，产生第四束光，称为四波混频(FWM)信号，若三束入射光频率相等则称为简并四波混频(DFWM)。DFWM是一种高灵敏度、高分辨率、高信噪比的光谱技术。现有技术中传统的DFWM装置的三束光相互独立，装置复杂，难以控制，且易受外界干扰。而且现有技术中的DFWM装置只能产生单组DFWM信号，无法产生共存的双组DFWM信号。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于矢量光场的DFWM信号产生装置，包括单组DFWM信号产生装置和双组DFWM信号产生装置。本专利技术利用柱矢量光通过偏振片的消光特性得到多束平行且对称分布的同相位线偏振光，然后经聚焦透镜会聚在样品中产生简并四波混频信号（DFWM），具有较强的通用性，且装置结构简单、便于控制、设计合理、成本低易于推广，实用性较强。
[0004]本专利技术解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种DFWM信号产生装置，包括：激光器1、第一线偏振片9、矢量光产生装置2、第二线偏振片3、扩束镜4、第一空间光滤光片5、聚焦透镜6、原子分子蒸汽吸收室7和第二空间光滤光片8，所述激光器1、第一线偏振片9、矢量光产生装置2、第二线偏振片3、扩束镜4、第一空间光滤光片5、聚焦透镜6、原子分子蒸汽吸收室7和第二空间光滤光片8依次设置于同一光路上，所述激光器输出的激光束经第一线偏振片9转化为线偏振入射光，所述线偏振入射光经过所述矢量光产生装置2后生成偏振态在光束横截面呈特定规律分布的矢量光场，所述矢量光场经过所述第二线偏振片3后生成四束平行分布的同频同相位线偏振光，所述同频同相位线偏振光经所述扩束镜4扩束后入射到所述第一空间光滤光片5，通过所述第一空间光滤光片5滤除其中一束光后，剩余三束同频同相位线偏振光经聚焦透镜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内基于三阶非线性效应产生DFWM信号。
[0005]进一步的根据本专利技术所述的DFWM信号产生装置，其中所述激光器输出的激光束为高斯光束，激光波长处于所述原子分子蒸汽吸收室的共振吸收波长处，所述矢量光产生装置2由多个半波片拼接而成，各个半波片的快轴方向按照特定规律有序排列，线偏振的激光束通过所述矢量光产生装置2时，经过每个半波片的对应光束部分的偏振方向基于该半波片的快轴方向发生对应角度的偏转，从而激光束通过所述矢量光产生装置2后，不同光束部分的偏振方向对应于不同半波片的快轴方向而发生不同角度的偏转，最终生成偏振态在光束横截面呈特定规律分布的矢量光场，所述特定规律对应于矢量光产生装置2中各半波片的快轴方向的特定排列规律。
[0006]进一步的根据本专利技术所述的DFWM信号产生装置，其中所述矢量光产生装置2为柱矢量光产生装置，柱矢量光产生装置为由多个半波片拼接而成的涡旋波片，各半波片的快轴方向按照绕圆周一周偏转mπ角度的规律均匀排列，每个半波片基于其快轴方向使入射激光束的偏振方向发生二倍于快轴方向偏转角度的偏转；所述激光器输出的经线偏振处理的激光束经过所述柱矢量光产生装置后生成偏振态在光束横截面呈轴对称或旋转对称分布的柱矢量光场，所述柱矢量光场偏振方向绕圆周一周的偏转角度为2mπ，其中m表示拓扑荷数，且m=2。
[0007]进一步的根据本专利技术所述的DFWM信号产生装置，其中所述第一空间光滤光片5在其特定位置具有滤光功能，并滤除特定位置的一束光，所述第二空间光滤光片的滤光位置与第一空间光滤光片的滤光位置互补；所述激光器是连续可调谐的环形钛宝石激光器，所述激光器输出的经线偏振处理的激光束经所述矢量光产生装置后生成偏振态在光束横截面呈轴对称分布的矢量光场，所述原子分子蒸汽吸收室7为含有铷蒸气的原子分子蒸汽吸收室。
[0008]一种两组DFWM信号共存产生装置，包括：激光器1、第一线偏振片9、矢量光产生装置2、第二线偏振片3、扩束镜4、第一空间光滤光片5、聚焦透镜6、原子分子蒸汽吸收室7和第二空间光滤光片8，所述激光器1、第一线偏振片9、矢量光产生装置2、第二线偏振片3、扩束镜4、第一空间光滤光片5、聚焦透镜6、原子分子蒸汽吸收室7和第二空间光滤光片8依次设置于同一光路上，所述激光器输出的激光束经第一线偏振片9转化为线偏振入射光，所述线偏振入射光经过所述矢量光产生装置2后生成偏振态在光束横截面呈特定规律分布的矢量光场，所述矢量光场经过所述第二线偏振片3后生成八束平行分布的同频同相位线偏振光，所述八束平行分布的同频同相位线偏振光经所述扩束镜4扩束后入射到所述第一空间光滤光片5，通过所述第一空间光滤光片5滤除其中两束同频同相位线偏振光后，剩余六束同频同相位线偏振光分为两组并经聚焦透镜6聚焦于所述原子分子蒸汽吸收室7，在所述原子分子蒸汽吸收室7内基于两次三阶非线性效应产生共存的两组简并四波混频信号。
[0009]进一步的根据本专利技术所述的两组DFWM信号共存产生装置，其中所述激光器输出的激光束为高斯光束，激光波长处于所述原子分子蒸汽吸收室的共振吸收波长处，所述矢量光产生装置2由多个半波片拼接而成，各个半波片的快轴方向按照特定规律有序排列，所述激光束通过所述矢量光产生装置2时，经过每个半波片的对应光束部分的偏振方向基于该半波片的快轴方向发生对应角度的偏转，从而激光束通过所述矢量光产生装置2后，不同光束部分的偏振方向对应于不同半波片的快轴方向而发生不同角度的偏转，最终生成偏振态在光束横截面呈特定规律分布的矢量光场，所述特定规律对应于矢量光产生装置2中各半波片的快轴方向的特定排列规律。
[0010]进一步的根据本专利技术所述的两组DFWM信号共存产生装置，其中所述矢量光产生装置2为柱矢量光产生装置，所述柱矢量光产生装置为由多个半波片拼接而成的涡旋波片，各半波片的快轴方向按照绕圆周一周偏转mπ角度的规律均匀排列，每个半波片基于其快轴方向使入射激光束的偏振方向发生二倍于快轴方向偏转角度的偏转；所述激光器输出的激光束经过所述柱矢量光产生装置后生成偏振态在光束横截面呈轴对称或旋转对称分布的柱矢量光场，所述柱矢量光场偏振方向绕圆周一周的偏转角度为2mπ，其中m表示拓扑荷数， 且m=4。
[0011]进一步的根据本专利技术所述的两组DFWM信号共存产生装置，其中所述第一空间光滤光片5在两个特定位置具有滤光功能，滤除该两个特定位置的两束同频同相位线偏振光后，剩余的六束同频同相位线偏振光在光束横截面上相对于该两个特定位置的连线形成对称分布的两组三束同频同相位线偏振光，第一组的三束同频同相位线偏振光在所述原子分子蒸汽吸收室7内基于三阶非线性效应产生第一简并四波混频信号10，第二组的三束同频同相位线偏振光在所述原子分子蒸汽吸收室7内基于三阶非线性效应产生第二简并四波混频信号11，所述第二空间光滤光片的滤光位置与第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种DFWM信号产生装置，其特征在于，包括：激光器（1）、第一线偏振片（9）、矢量光产生装置（2）、第二线偏振片（3）、扩束镜（4）、第一空间光滤光片（5）、聚焦透镜（6）、原子分子蒸汽吸收室（7）和第二空间光滤光片（8），所述激光器（1）、第一线偏振片（9）、矢量光产生装置（2）、第二线偏振片（3）、扩束镜（4）、第一空间光滤光片（5）、聚焦透镜（6）、原子分子蒸汽吸收室（7）和第二空间光滤光片（8）依次设置于同一光路上，所述激光器输出的激光束经第一线偏振片（9）转化为线偏振入射光，所述线偏振入射光经过所述矢量光产生装置（2）后生成偏振态在光束横截面呈特定规律分布的矢量光场，所述矢量光场经过所述第二线偏振片（3）后生成四束平行分布的同频同相位线偏振光，所述同频同相位线偏振光经所述扩束镜（4）扩束后入射到所述第一空间光滤光片（5），通过所述第一空间光滤光片（5）滤除其中一束光后，剩余三束同频同相位线偏振光经聚焦透镜（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）内基于三阶非线性效应产生DFWM信号。2.根据权利要求1所述的DFWM信号产生装置，其特征在于，所述激光器输出的激光束为高斯光束，激光波长处于所述原子分子蒸汽吸收室的共振吸收波长处，所述矢量光产生装置（2）由多个半波片拼接而成，各个半波片的快轴方向按照特定规律有序排列，线偏振的激光束通过所述矢量光产生装置（2）时，经过每个半波片的对应光束部分的偏振方向基于该半波片的快轴方向发生对应角度的偏转，从而激光束通过所述矢量光产生装置（2）后，不同光束部分的偏振方向对应于不同半波片的快轴方向而发生不同角度的偏转，最终生成偏振态在光束横截面呈特定规律分布的矢量光场，所述特定规律对应于矢量光产生装置（2）中各半波片的快轴方向的特定排列规律。3.根据权利要求1或2所述的DFWM信号产生装置，其特征在于，所述矢量光产生装置（2）为柱矢量光产生装置，柱矢量光产生装置为由多个半波片拼接而成的涡旋波片，各半波片的快轴方向按照绕圆周一周偏转mπ角度的规律均匀排列，每个半波片基于其快轴方向使入射激光束的偏振方向发生二倍于快轴方向偏转角度的偏转；所述激光器输出的经线偏振处理的激光束经过所述柱矢量光产生装置后生成偏振态在光束横截面呈轴对称或旋转对称分布的柱矢量光场，所述柱矢量光场偏振方向绕圆周一周的偏转角度为2mπ，其中m表示拓扑荷数，且m=2。4.根据权利要求1-3任一项所述的DFWM信号产生装置，其特征在于，所述第一空间光滤光片（5）在其特定位置具有滤光功能，并滤除特定位置的一束光，所述第二空间光滤光片的滤光位置与第一空间光滤光片的滤光位置互补；所述激光器是连续可调谐的环形钛宝石激光器，所述激光器输出的激光束经所述矢量光产生装置后生成偏振态在光束横截面呈轴对称分布的矢量光场，所述原子分子蒸汽吸收室（7）为含有铷蒸气的原子分子蒸汽吸收室。5.一种两组DFWM信号共存产生装置，其特征在于，包括：激光器（1）、第一线偏振片（9）、矢量光产生装置（2）、第二线偏振片（3）、扩束镜（4）、第一空间光滤光片（5）、聚焦透镜（6）、原子分子蒸汽吸收室（7）和第二空间光滤光片（8），所述激光器（1）、第一线偏振片（9）、矢量光产生装置（2）、第二线偏振片（3）、扩束镜（4）、第一空间光滤光片（5）、聚焦透镜（6）、原子分子蒸汽吸收室（7）和第二空间光滤光片（8）依次设置于同一光路上，所述激光器输出的激光束经第一线偏振片（9）转化为线偏振入射光，所述线偏振入射光经过所述矢量光产生装置（2）后生成偏振态在光束横截面呈特定规律分布的矢量光场，所述矢量光场经过所述第二线偏振片（3）后生成八束平行分布的同频同相位线偏振光，所述八束平行分布的同频同
相位线偏振光经所述扩束镜（4）扩束后入射到所述第一空间光滤光片（5），通过所述第一空间光滤光片（5）滤除其中两束同频同相位线偏振光后，剩余六束同频同相位线偏振光分为两组并经聚焦透镜（6）聚焦于所述原子分子蒸汽吸收室（7），在所述原子...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClG零二F一三五，
申请(专利权)人：西安跃亿智产信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：