一种非线性干涉仪制造技术

本发明专利技术光学干涉测量领域，公开了一种非线性干涉仪，包括：依次光路连接的飞秒激光器、超连续光谱产生装置、偏振态调控装置、光学倍频装置、时延调节装置和拍频信号探测装置。本发明专利技术通过将飞秒激光器、超连续光谱产生装置、偏振态调控装置、光学倍频装置、时延调节装置和拍频信号探测装置依次光路连接在一条光路上，使得干涉仪中的所有光线都在一条光路上传输，光路结构简单，充分利用了共模抑制效应以抑制环境噪声的影响，并通过时延调节装置对超连续光谱进行精密时延调节，实现基频光和倍频光之间时延的连续可调，能够提高载波包络偏移频率的探测稳定性的同时，实现了载波包络偏移频率的高信噪比测量。的高信噪比测量。的高信噪比测量。

【技术实现步骤摘要】
一种非线性干涉仪


[0001]本专利技术涉及光学干涉测量领域，更具体地，涉及一种非线性干涉仪。

技术介绍

[0002]飞秒激光频率梳的载波包络偏移频率是光脉冲载波相对于飞秒脉冲包络的变化，无法使用光电探测器等探测仪器直接探测。目前通常引入非线性过程，并使用干涉测量的方法对载波包络偏移频率进行探测。
[0003]现有对载波包络偏移频率进行探测干涉仪的光路结构主要有非共线和共线两种干涉光路。其中，非共线干涉仪中超连续光谱中的倍频光2f
n
和基频光f
2n
是分开传输的，从而可以对两者之间的时域延时进行灵活调节，但非共线干涉仪存在光路结构复杂的缺点，且两干涉臂的等效光程差易受环境扰动，获得的载波包络偏移频率f0的稳定性较低。共线干涉仪的光路结构则相对简单，整体受环境扰动较小，没有非共模噪声影响，但共线干涉仪需要预设输出光谱中高频和低频成分之间的时域延迟接近于零，且不能连续可调，获得的载波包络偏移频率f0的信噪比较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术为克服现有技术所获得的载波包络偏移频率稳定性低且信噪比低的缺陷，提供一种非线性干涉仪。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0006]第一个方面，本专利技术提出一种非线性干涉仪，包括：
[0007]依次光路连接的飞秒激光器、超连续光谱产生装置、偏振态调控装置、光学倍频装置、时延调节装置和拍频信号探测装置。
[0008]所述飞秒激光器输出飞秒光脉冲至所述超连续光谱产生装置，所述超连续光谱产生装置对所述飞秒光脉冲进行光谱展宽，得到包括基频光的超连续光谱；所述超连续光谱依次经过所述偏振态调控装置和所述光学倍频装置进行偏振态调控以及对超连续光谱中的低频光进行倍频处理，得到倍频光；所述基频光和倍频光经过所述时延调节装置进行时延调节后传输至所述拍频信号探测装置，所述拍频信号探测装置对所述基频光和倍频光进行拍频处理，得到载波包络偏移频率。
[0009]在本技术方案中，所述飞秒激光器输出飞秒光脉冲；将所述飞秒光脉冲输入所述超连续光谱产生装置，所述超连续光谱产生装置对所述飞秒光脉冲进行光谱展宽，将所述飞秒光脉冲的光谱展宽至一个倍频程以上的覆盖范围的超连续光谱，使得超连续光谱中高频光的频率达到了低频光的频率的两倍，从而得到拍频所需的基频光f
2n
；将所述超连续光谱输入所述偏振态调控装置改变超连续光谱的偏振方向和功率分布，使得超连续光谱达到与所述光学倍频装置的最佳匹配状态；然后将偏振态调控装置输出的超连续光谱输入所述光学倍频装置进行倍频处理，使得超连续光谱中的低频成分实现倍频，从而得到拍频所需的倍频光；将光学倍频装置输出的基频光和倍频光输入所述时延调节装置，所述时延调节
装置对输入的基频光和倍频光进行精密时延调节，从而实现基频光和倍频光之间时延的连续可调；将时延调节装置输出光束输入所述拍频信号探测装置，所述拍频信号探测装置对所述基频光和所述倍频光进行拍频，得到拍频信号，所述拍频信号即为载波包络偏移频率。
[0010]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术通过将飞秒激光器、超连续光谱产生装置、偏振态调控装置、光学倍频装置、时延调节装置和拍频信号探测装置依次光路连接在一条光路上，使得干涉仪中的所有光线都在一条光路上传输，光路结构简单，充分利用了共模抑制效应以抑制环境噪声的影响，并通过时延调节装置对超连续光谱进行精密时延调节，实现基频光和倍频光之间时延的连续可调，能够提高载波包络偏移频率的探测稳定性的同时，实现了载波包络偏移频率的高信噪比测量。
附图说明
[0011]图1为本专利技术的非线性干涉仪的一种结构示意图。
[0012]图2为本专利技术的非线性干涉仪的另一种结构示意图。
[0013]图3为离轴抛物面反射镜准直和聚焦光束示意图。
[0014]图4为本专利技术的非线性干涉仪的又一种结构示意图。
[0015]图5为沃拉斯顿棱镜调节两光束之间的延时示意图。
[0016]图6为2F
‑
2F成像系统光路示意图。
[0017]其中，1
‑
飞秒激光器，2
‑
超连续光谱产生装置，201
‑
半波片，202
‑
第一光纤准直器，203
‑
光子晶体光纤，3
‑
偏振态调控装置，301
‑
第二光纤准直器，302
‑
第一线性偏振片，303
‑
第一凸透镜，304
‑
离轴抛物面反射镜，4
‑
光学倍频装置，5
‑
时延调节装置，501
‑
窄带滤光片，502
‑
第二凸透镜，503
‑
平面反射镜，504
‑
沃拉斯顿棱镜，505
‑
凹面反射镜，6
‑
拍频信号探测装置，601
‑
第二线性偏振片，602
‑
第三凸透镜，603
‑
光电探测器。
具体实施方式
[0018]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0019]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。
[0020]为了便于对本专利技术实施例进行说明，预先对本专利技术实施例涉及的基本概念进行如下介绍：
[0021]飞秒激光器在时域上输出一系列间隔相等的飞秒光脉冲，其时间间隔一般为光脉冲在激光谐振腔内往返一周的时间(T)，对应到频域则表现为呈梳状分布的一系列频率齿，也就是飞秒激光谐振腔内的一系列纵模频率，其相邻梳齿的间隔为光脉冲在激光腔内循环一周所用时间(T)的倒数，也即单位时间内激光器输出的脉冲个数，一般称为飞秒激光的脉冲重复频率f
r
，其主要受激光器等效腔长(L)影响。由于激光谐振腔内色散的存在导致输出光脉冲的群速度和相速度不一致，从而光脉冲的包络和载波在腔内振荡的过程中会存在相位差，即载波
‑
包络偏移(CEO)，其变化频率则称为载波
‑
包络偏移频率(f0)。f0在频域表现为频率梳齿的整体偏移，相当于尺子的起始刻度与尺子的物理端点的偏移；而重复频率f
r
则相当于梳齿的单位刻度的大小。当飞秒激光器自由运转时，受各种干扰因素的影响，其f0和f
r
都会发生变化，相当于尺子上的每一个刻度在尺子上的位置都不太确定。而当通过一些技术手段将激光器光脉冲的重复频率和载波
‑
包络偏移频率都精确锁定时，则其每根梳齿
的频率均可精确确定，且第n根频率齿的频率表现为f
n
＝f0+nf
r
。这种精密控制的光频率梳在精密光谱学和精密计量学等领域具有革命性的应用价值。
[0022]飞秒激光输出脉冲的重复频率f
r
一般在107H本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非线性干涉仪，用于探测载波包络偏移频率，其特征在于，包括：依次光路连接的飞秒激光器(1)、超连续光谱产生装置(2)、偏振态调控装置(3)、光学倍频装置(4)、时延调节装置(5)和拍频信号探测装置(6)；所述飞秒激光器(1)输出飞秒光脉冲至所述超连续光谱产生装置(2)，所述超连续光谱产生装置(2)对所述飞秒光脉冲进行光谱展宽，得到包括基频光的超连续光谱；所述超连续光谱依次经过所述偏振态调控装置(3)和所述光学倍频装置(4)进行偏振态调控以及对超连续光谱中的低频光进行倍频处理，得到倍频光；所述基频光和倍频光经过所述时延调节装置(5)进行时延调节后传输至所述拍频信号探测装置(6)，所述拍频信号探测装置(6)对所述基频光和倍频光进行拍频处理，得到载波包络偏移频率。2.根据权利要求1所述的非线性干涉仪，其特征在于，所述超连续光谱产生装置(2)包括依次光路连接的半波片(201)、第一光纤准直器(202)和光子晶体光纤(203)；所述飞秒激光器(1)的发射端与所述半波片(201)的接收端连接；所述光子晶体光纤(203)的输出端与所述偏振态调控装置(3)的输入端连接。3.根据权利要求1所述的非线性干涉仪，其特征在于，所述偏振态调控装置(3)包括依次光路连接的第二光纤准直器(301)、第一线性偏振片(302)和第一凸透镜(303)；所述超连续光谱产生装置(2)的输出端与所述第二光纤准直器(301)的输入端连接；所述第一凸透镜(303)的发射端与所述光学倍频装置(4)的输入端连接。4.根据权利要求1所述的非线性干涉仪，其特征在于，所述偏振态调控装置(3)包括依次光路连接的第二光纤准直器(301)、第一线性偏振片(302)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙敬华，黄俊杰，
申请(专利权)人：海松光电科技东莞有限公司，
类型：发明
国别省市：