一种优化级联差频产生光梳的装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是提供一种优化级联差频产生光梳的装置，包括第一泵浦源和第二泵浦源，非周期极化的第一APPLN晶体、第二APPLN晶体、合束镜、相位延迟系统，组成谐振腔的第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜，用于反射光梳的分光镜；可以经优化级联光学差频作用产生光梳。第一APPLN晶体的非极化周期分布以及在谐振腔内循环振荡的Stokes光波使低阶的Stokes光子持续向高阶的Stokes光子转移，进而产生高功率太赫兹波；高功率太赫兹波以及第二APPLN晶体的非极化周期分布使泵浦光子持续向高阶anti

【技术实现步骤摘要】
一种优化级联差频产生光梳的装置


[0001]本专利技术属于光学频率梳应用
，具体涉及一种优化级联差频产生光梳的装置。

技术介绍

[0002]光学频率梳极大地促进了精密科学领域的发展。光学频率梳首先建立了微波频率与光学频率的直接联系，为时频领域的相关研究带来了突破性的进展; 在此基础上，利用光学频率梳稳定的频域梳齿特性极大地推动了激光精密计量与测试技术的进步，同时光学频率梳良好的时域相干性也为实现高速、宽带的高精密分子光谱探测提供了前所未有的手段。
[0003]光频梳作为微波频率和光学频率的桥梁，可使激光精密计量与测试技术直接溯源至时间频率基准。由于优异的时间频率特性，光频梳在激光频率测定、绝对距离测量、精密吸收光谱探测、高速非线性光谱与成像和高精度时间频率传递等方面展现出无可比拟的优势。不只如此，光频梳在阿秒科学、低噪声微波产生、天文光谱观测、光钟、无标记显微成像等前沿领域已发挥出至关重要的作用，必将为测量与光谱技术的发展带来新跨越。作为一种具有优秀时频特性的飞秒激光器，光频梳的潜在应用还将得到不断的拓展。
[0004]缺少能够产生高功率、高质量、高效率的光学频率梳，且低成本并能在室温下运转的光学频率梳源是目前面临的主要问题，目前随着光纤飞秒激光器的诞生，光学频率梳的研究取得了技术上的突破，由于其具有体积小、无需水冷、工作稳定等特点，基于光纤飞秒激光器的光学频率梳逐渐成为光学频率测量领域的研究热点。然而光纤飞秒激光器的光路结构复杂、运行条件严苛及成本昂贵，难以满足或适应应用场景需求，目前很难适应光频测量领域对简便运行及长期连续测量的诉求，此方法的优势在于产生的光学频率梳的装置简单，但是现阶段产生的光学频率梳功率和效率都较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种优化级联差频产生光梳的装置，可以经优化级联光学差频作用产生光梳。
[0006]本专利技术的目的是以下述方式实现的：一种优化级联差频产生光梳的装置，包括第一泵浦源和第二泵浦源，非周期极化的第一APPLN晶体、第二APPLN晶体、合束镜、相位延迟系统，组成谐振腔的第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜，用于反射光梳的分光镜；从第一泵浦源出射的第一泵浦光进入合束镜，从第二泵浦源出射的第二泵浦光经过相位延迟系统进入合束镜，第一泵浦光与第二泵浦光在合束镜中合成一束为第一混频光；第一混频光通过第五反射镜入射第一APPLN晶体中，经级联光学差频效应产生第二混频光；第二混频光经过第六反射镜后分为Stokes光波和第三混频光，Stokes光波经过第六反射镜反射得到，第三混频光经过第六反射镜透射得到；然后Stokes光波已经通过第七反射
镜、第八反射镜、第五反射镜发射后以与第一混频光平行的方向入射APPLN晶体，Stokes光波在由第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜组成的谐振腔中循环振荡；第三混频光入射第二APPLN晶体产生第四混频光，第四混频光经过分光镜分为两束，分别为光梳和太赫兹波，光梳通过分光镜反射得到，太赫兹波从分光镜穿过或者透射得到；光束传播的平面为X轴和Y轴所确定的平面，Z轴垂直于光束传播的平面，从第一泵浦源出射的第一泵浦光的初始传播方向为X轴正向，从第二泵浦源出射的第二泵浦光的初始传播方向为Y轴负向，第一混频光的传播方向为X轴的正向，第二混频光的传播方向为X轴的正向，第三混频光的传播方向为X轴的正向，第四混频光的传播方向为X轴的正向，光梳的传播方向为Y轴正向，太赫兹波的传播方向为X轴正向。
[0007]所述第一泵浦源采用脉冲激光器，第二泵浦源采用脉冲激光器，上述泵浦源发出的泵浦光的偏振方向均为Z轴；第一泵浦光和第二泵浦光的频率差等于太赫兹波的频率。
[0008]相位延迟系统第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜及第四反射镜组成，泵浦光依次经过第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜及第四反射镜反射达到相位延迟。
[0009]所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜均为平面镜；第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜对第二泵浦光全反射。
[0010]所述第一APPLN晶体和第二APPLN晶体均为长方体，在X
‑
Y平面内为矩形，晶体的长度方向与X轴正向一致，晶体光轴沿Z轴；第一APPLN晶体的非极化周期分布满足从第1阶Stokes级联差频到N阶，N阶是大于一阶小于{（第一泵浦光的频率
‑
60THz）/太赫兹波的频率}阶的范围内的任意一阶，Stokes级联差频的相位失配沿晶体长度逐阶等于0；第二APPLN晶体的非极化周期分布满足从第1阶anti
‑
Stokes级联差频到K阶，K阶是大于一阶小于{（第一泵浦光的频率
‑
60THz）/太赫兹波的频率}阶的范围内的任意一阶， anti
‑
Stokes级联差频的相位失配沿晶体长度逐阶等于0。
[0011]所述第一混频光包含第一泵浦光和第二泵浦光；第二混频光包含Stokes光波和第三混频光；第三混频光包含第一泵浦光、第二泵浦光和太赫兹波；第四混频光包含光梳和太赫兹波。
[0012]所述光梳中相邻梳齿的频率差均等于太赫兹波的频率。
[0013]所述第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜均为凹透镜；第五反射镜和第六反射镜均对第一混频光高透射，透射率为0.99，对Stokes光波高反射，反射率为0.99；第六反射镜对第三混频光高透射，透射率为0.99；第七反射镜和第八反射镜均对Stokes光波高反射，反射率为0.99。
[0014]所述分光镜对太赫兹波高透射，透射率大于0.9，对光梳高反射，反射率为0.99。
[0015]相对于现有技术，本专利技术提供的一种优化级联差频产生光梳的装置与现有的光纤飞秒激光器光梳相比，具有以下优点：(1) 第一APPLN晶体的非极化周期分布以及在谐振腔内循环振荡的Stokes光波使低阶的Stokes光子持续向高阶的Stokes光子转移，进而产生高功率太赫兹波(2) 高功率太赫兹波以及第二APPLN晶体的非极化周期分布使泵浦光子持续向高阶anti
‑
Stokes光子转移，进而产生高功率的光梳。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例的结构原理图。
[0017]图2第一APPLN晶体的非极化周期随晶体长度的变化。
[0018]图3第二APPLN晶体的非极化周期随晶体长度的变化。
[0019]图4 是在I
P
=I
S
=1000 MW/cm2时，第二混频光的光谱图。
[0020]图5是在I
P
=I
S
=1000 MW/cm2时，光梳的光谱图。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施例对本专利技术进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本专利技术的内容做出一些非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种优化级联差频产生光梳的装置，其特征在于：包括第一泵浦源（1）和第二泵浦源（4），非周期极化的第一APPLN晶体（15）、第二APPLN晶体（19）、合束镜（3）、相位延迟系统，组成谐振腔的第五反射镜（11）、第六反射镜（12）、第七反射镜（13）、第八反射镜（14），用于反射光梳（21）的分光镜（23）；从第一泵浦源（1）出射的第一泵浦光（2）进入合束镜（3），从第二泵浦源（4）出射的第二泵浦光（5）经过相位延迟系统进入合束镜（3），第一泵浦光（2）与第二泵浦光（5）在合束镜（3）中合成一束为第一混频光（10）；第一混频光（10）通过第五反射镜（11）入射第一APPLN晶体（15）中，经级联光学差频效应产生第二混频光（16）；第二混频光（16）经过第六反射镜（12）后分为Stokes光波（17）和第三混频光（18），Stokes光波（17）经过第六反射镜（12）反射得到，第三混频光（18）经过第六反射镜（12）透射得到；然后Stokes光波（17）已经通过第七反射镜（13）、第八反射镜（14）、第五反射镜（11）发射后以与第一混频光（10）平行的方向入射APPLN晶体（15），Stokes光波（17）在由第五反射镜（11）、第六反射镜（12）、第七反射镜（13）、第八反射镜（14）组成的谐振腔中循环振荡；第三混频光（18）入射第二APPLN晶体（19）产生第四混频光（20），第四混频光（20）经过分光镜（23）分为两束，分别为光梳（21）和太赫兹波（22），光梳（21）通过分光镜（23）反射得到，太赫兹波（22）从分光镜（23）穿过或者透射得到；光束传播的平面为X轴和Y轴所确定的平面，Z轴垂直于光束传播的平面，从第一泵浦源（1）出射的第一泵浦光（2）的初始传播方向为X轴正向，从第二泵浦源（4）出射的第二泵浦光（5）的初始传播方向为Y轴负向，第一混频光（10）的传播方向为X轴的正向，第二混频光（16）的传播方向为X轴的正向，第三混频光（18）的传播方向为X轴的正向，第四混频光（20）的传播方向为X轴的正向，光梳（21）的传播方向为Y轴正向，太赫兹波（22）的传播方向为X轴正向。2.根据权利要求1所述的优化级联差频产生光梳的装置，其特征在于：所述第一泵浦源（1）采用脉冲激光器，第二泵浦源（4）采用脉冲激光器，上述泵浦源发出的泵浦光的偏振方向均为Z轴；第一泵浦光（2）和第二泵浦光（5）的频率差等于太赫兹波（22）的频率。3.根据权利要求1所述的优化级联差频产生光梳的装置，其特征在于：相位延迟系统第一反射镜（6）、第二反射镜（7）、第三反射镜（8）及第四反射镜（9）组成，泵浦光（5）依次经过第一反射镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹彦礼，李忠洋，王凯伍，史晨旭，刘飞翔，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：