一种四波混频空间相位匹配系统技术方案

一种四波混频空间相位匹配系统，它属于四波混频技术领域。本实用新型专利技术解决了现有方法在搭建满足空间相位匹配的四波混频光路时所面对的难度大、需要花费大量的时间且由于无法做到精确满足空间相位匹配条件导致四波混频技术得到的信号强度差，空间分辨率低的问题。本实用新型专利技术将系统放置于可移动的光学面包板上，能更加方便灵活的调节不同四波混频光路的空间相位匹配关系，大大降低了在搭建四波混频光路时的复杂度和难度。通过精细调节系统中每一个装置的位置和角度，并使其固定在光学面包板上，就可以保证每次在使用该系统时获得精确的空间相位匹配关系，进而可以获得更高的四波混频信号强度和空间分辨率。本实用新型专利技术适用于四波混频技术领域。波混频技术领域。波混频技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种四波混频空间相位匹配系统


[0001]本技术属于四波混频
，具体涉及一种紧凑型多维时间分辨四波混频空间相位匹配系统。

技术介绍

[0002]相位匹配对四波混频技术产生的信号强度有很大的影响，当入射光子满足动量守恒条件时，产生的信号强度具有最大值。当不为零时，信号强度随的增大快速减小，且具有多个连续减小的局部极大值，因此相位匹配条件对于信号强度具有非常重要的影响。实验中通常利用设置入射光间夹角实现相位匹配，当泵浦光、探测光、斯托克斯光共线入射时，必然满足相位匹配条件。但此时信号光子的出射方向也与入射光共线，不便于将得到的信号与入射光之间进行分离以避免干扰。同时，由于共线相位匹配在整条激光传播路径上均满足相位匹配条件，因此空间分辨率低，不利于进行高空间分辨率测量。由于空间相位匹配相比于共线相位匹配，具有更高的空间分辨率，并且更容易将得到的信号光束与入射光束进行分离等优点，大多数的四波混频实验都是使用空间相位匹配关系以满足三光束四波混频中三束入射光的动量守恒相位匹配关系；并且可以通过调节泵浦光、斯托克斯光、探测光中任意两束光之间的延时来进行多维时间分辨测量，这种相位匹配方式进一步实现了信号的出射方向与入射光在三维空间上的分离，更有利于避免入射光对信号测量的干扰。
[0003]但是空间相位匹配关系在调节光路时，对光路的设计、镜子摆放的角度以及三束光的位置等都有很精细的要求，导致在搭建满足空间相位匹配的四波混频光路时，需要对平面反射镜的角度进行复杂的调试，所以，搭建光路时所面对的难度较大，需要花费大量的时间和精力，且无法精细满足空间相位匹配条件，导致无法达到四波混频技术对于空间分辨率以及出射信号强度的要求，因此，解决空间相位匹配的问题显得尤为重要。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是为解决现有方法在搭建满足空间相位匹配的四波混频光路时所面对的难度大、需要花费大量的时间且由于无法做到精确满足空间相位匹配条件导致四波混频技术得到的信号强度差，空间分辨率低的问题，而提出了一种四波混频空间相位匹配系统。
[0005]本技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：
[0006]一种四波混频空间相位匹配系统，所述系统包括第一光阑、第二光阑、第三光阑、第一分束镜、第二分束镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜、第四平面反射镜、第五平面反射镜、第六平面反射镜、第七平面反射镜、第八平面反射镜、第九平面反射镜、第十平面反射镜、第十一平面反射镜、第十二平面反射镜、第十三平面反射镜、第十四平面反射镜、第十五平面反射镜、第十六平面反射镜、第十七平面反射镜、第十八平面反射镜、第一聚焦透镜和第二聚焦透镜；其中：
[0007]飞秒脉冲激光入射至第十七平面反射镜，经过第十七平面反射镜反射后入射至第十六平面反射镜，经过第十六平面反射镜反射的光入射到光阑的中心；
[0008]经第一光阑透射的光入射至第一分束镜的中心，经过第一分束镜中心获得的透射光入射至第一平面反射镜的中心，经第一平面反射镜中心的反射光入射至第二平面反射镜7的中心；
[0009]经第二平面反射镜反射的光入射至第三平面反射镜的中心，经第三平面反射镜反射的光入射至第四平面反射镜的中心，经第四平面反射镜反射的光入射至第一聚焦透镜；
[0010]经过第一分束镜中心获得的反射光入射至第二分束镜的中心，经过第二分束镜中心获得的透射光入射至第十一平面反射镜的中心，经过第十一平面反射镜反射的光入射至第十二平面反射镜的中心；
[0011]经第十二平面反射镜反射的光入射至第十三平面反射镜的中心，经第十三平面反射镜反射的光入射至第十四平面反射镜的中心，经第十四平面反射镜反射的光入射至第十五平面反射镜的中心；
[0012]经第十五平面反射镜反射的光通过第二光阑的中心，经第二光阑透射的光入射至第一聚焦透镜；
[0013]经过第二分束镜中心获得的反射光入射至第五平面反射镜的中心，经第五平面反射镜反射的光入射至第六平面反射镜的中心，经第六平面反射镜反射的光入射至第七平面反射镜的中心；
[0014]经第七平面反射镜反射回来的光入射至第八平面反射镜的中心，经第八平面反射镜反射的光入射至第九平面反射镜的中心，经第九平面反射镜反射的光入射至第十平面反射镜的中心，经第十平面反射镜反射的光入射至第一聚焦透镜；
[0015]入射至第一聚焦透镜的三束光汇聚到样品上产生四波混频信号光，四波混频信号光经过第二聚焦透镜的准直后获得的信号光入射至第三光阑的中心，经过第三光阑中心的透射光再入射到第十八平面反射镜的中心，经第十八平面反射镜反射回来的光入射到光谱仪进行信号采集。
[0016]进一步地，所述系统还包括第一平移台和第二平移台，所述第一平面反射镜和第二平面反射镜固设于第一平移台上，所述第七平面反射镜和第八平面反射镜固设于第二平移台上。
[0017]进一步地，所述系统还包括光学面包板，所述第一光阑、第二光阑、第三光阑、第一分束镜、第二分束镜、第一平面反射镜至第十五平面反射镜、第一平移台、第二平移台、第一聚焦透镜以及第二聚焦透镜均固设于光学面包板上。
[0018]进一步地，所述第一分束镜、第二分束镜的透射和反射比均为50：50。
[0019]进一步地，所述第一光阑和第二光阑的孔径大小均为1mm～4mm。
[0020]进一步地，所述第一光阑和第二光阑设置的高度相同。
[0021]进一步地，所述第一平移台和第二平移台的最小移动距离均为0.1μm。
[0022]更进一步地，所述第一聚焦透镜和第二聚焦透镜的焦距均为150mm。
[0023]本技术的有益效果是：
[0024]本技术提出了一种四波混频空间相位匹配系统，本技术通过在系统适当位置设置光阑，并调节平面反射镜使激光通过光阑中心，来实现空间相位匹配关系。通过在
适当位置设置平移台，可通过调节平移台的移动来调节泵浦光、斯托克斯光、探测光任意两束光之间的时间延迟，来实现多维时间分辨；通过将系统放置于可移动的光学面包板上，能更加方便灵活的调节不同四波混频光路的空间相位匹配关系，大大降低了在搭建四波混频光路时的复杂度和难度，并节省了时间。通过精细调节系统中每一个装置的位置和角度，并使其固定在光学面包板上，就可以保证每次在使用该系统时获得精确的空间相位匹配关系，进而可以获得更高的四波混频信号强度和空间分辨率。
附图说明
[0025]图1是本技术的一种四波混频空间相位匹配系统的示意图；
[0026]图中，1代表第一光阑，2代表第二光阑，3代表第三光阑，4代表第一分束镜，5代表第二分束镜，6代表第一平面反射镜，7代表第二平面反射镜，8代表第三平面反射镜，9代表第四平面反射镜，10代表第五平面反射镜，11代表第六平面反射镜，12代表第七平面反射镜，13代表第八平面反射镜，14代表第九平面反射镜，15代表第十平面反射镜，16代表第十一平面反射镜，17代表第十二平面反射镜，18代表第十三平面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四波混频空间相位匹配系统，其特征在于，所述系统包括第一光阑(1)、第二光阑(2)、第三光阑(3)、第一分束镜(4)、第二分束镜(5)、第一平面反射镜(6)、第二平面反射镜(7)、第三平面反射镜(8)、第四平面反射镜(9)、第五平面反射镜(10)、第六平面反射镜(11)、第七平面反射镜(12)、第八平面反射镜(13)、第九平面反射镜(14)、第十平面反射镜(15)、第十一平面反射镜(16)、第十二平面反射镜(17)、第十三平面反射镜(18)、第十四平面反射镜(19)、第十五平面反射镜(20)、第十六平面反射镜(21)、第十七平面反射镜(22)、第十八平面反射镜(23)、第一聚焦透镜(24)和第二聚焦透镜(25)；其中：飞秒脉冲激光入射至第十七平面反射镜(22)，经过第十七平面反射镜(22)反射后入射至第十六平面反射镜(21)，经过第十六平面反射镜(21)反射的光入射到光阑(1)的中心；经第一光阑(1)透射的光入射至第一分束镜(4)的中心，经过第一分束镜(4)中心获得的透射光入射至第一平面反射镜(6)的中心，经第一平面反射镜(6)中心的反射光入射至第二平面反射镜(7)的中心；经第二平面反射镜(7)反射的光入射至第三平面反射镜(8)的中心，经第三平面反射镜(8)反射的光入射至第四平面反射镜(9)的中心，经第四平面反射镜(9)反射的光入射至第一聚焦透镜(24)；经过第一分束镜(4)中心获得的反射光入射至第二分束镜(5)的中心，经过第二分束镜(5)中心获得的透射光入射至第十一平面反射镜(16)的中心，经过第十一平面反射镜(16)反射的光入射至第十二平面反射镜(17)的中心；经第十二平面反射镜(17)反射的光入射至第十三平面反射镜(18)的中心，经第十三平面反射镜(18)反射的光入射至第十四平面反射镜(19)的中心，经第十四平面反射镜(19)反射的光入射至第十五平面反射镜(20)的中心；经第十五平面反射镜(20)反射的光通过第二光阑(2)的中心，经第二光阑(2)透射的光入射至第一聚焦透镜(24)；经过第二分束镜(5)中心获得的反射光入射至第五平面反射镜(10)的中心，经第五平面反射镜(10)反射的光入射至第六平面反射镜(11)的中心，经第六平面反射镜(11)...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏元钦，云胜，章媛，张志斌，邓岩岩，曹赫，葛慧，章磊，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：