本发明专利技术提供一种多通道三维准相位匹配方法与装置，该方法包括：将基频光通过显微物镜进行聚焦，得到聚焦状态得到改变的基频光；将所述聚焦状态得到改变的基频光采用正入射的方式，入射至非线性光子晶体，通过所述非线性光子晶体，得到出射的二次谐波；根据所述出射的二次谐波，最终实现多通道倍频光波的输出。本发明专利技术将基频光通过显微物镜聚焦正入射非线性光子晶体，仅通过改变基频光聚焦物镜的数值孔径，使得入射基频波矢的方向范围发生改变，结合三维非线性光子晶体的空间倒格矢组合，满足准相位匹配条件，实现可变多通道倍频。本发明专利技术无需结构变化可实现可控的多通道二次谐波产生。产生。产生。
【技术实现步骤摘要】
一种多通道三维准相位匹配方法与装置
[0001]本专利技术涉及光学
，尤其涉及一种多通道三维准相位匹配方法与装置。
技术介绍
[0002]非线性光子晶体是折射率分布均匀，二阶非线性光学系数呈周期或准周期分布的非线性光学材料。当基频光经过非线性光子晶体时，通过三波耦合过程，周期结构在傅里叶空间中提供的倒格矢可与基波产生相互作用，弥补由色散导致的相位失配，从而使能量得以由基波不断流入二次谐波(以倍频过程为例)，实现有效倍频输出。
[0003]利用倒格矢补偿相位失配从而实现高效激光频率变换的技术即为准相位匹配，目前已经成为激光频率变换领域的重要技术手段，是产生紫外可见、近红外、中远红外乃至太赫兹光源的有效途径。基于此，准相位匹配在光通讯、非线性全息成像和波前调制领域均有重要潜在应用价值。
[0004]三维非线性光子晶体可在三个空间方向上提供倒格基矢，是能最大限度展现准相位匹配技术优势，实现多通道激光频率变换的理想材料。目前，对于特定三维非线性光子晶体结构，其通过三维准相位匹配产生的倍频通道数是由非线性光子晶体的结构决定的，即对于同一种非线性光子晶体所实现的倍频通道数目一定，且不可通过外界条件进行人为控制，从而制了多通道倍频的灵活性和应用价值。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种多通道三维准相位匹配方法与装置。
[0006]一种多通道三维准相位匹配方法，包括：
[0007]将基频光通过显微物镜进行聚焦，得到聚焦状态得到改变的基频光；
[0008]将所述聚焦状态得到改变的基频光采用正入射的方式，入射至非线性光子晶体，通过所述非线性光子晶体，得到出射的二次谐波；
[0009]根据所述出射的二次谐波，最终实现多通道倍频光波的输出。
[0010]进一步地，如上所述的方法，所述非线性光子晶体为飞秒激光加工的面心立方点阵结构的三维非线性光子晶体，点阵周期为20微米。
[0011]进一步地，如上所述的方法，所述非线性光子晶体加工基质采用铌酸锶钡晶体。
[0012]进一步地，如上所述的方法，所述非线性光子晶体前后表面平行，且经过抛光处理，以减少对入射和出射光的散射。
[0013]进一步地，如上所述的方法，所的三维非线性光子晶体尺寸为200μm
×
200μm
×
200μm。
[0014]进一步地，如上所述的方法，所述将基频光通过显微物镜进行聚焦，得到聚焦状态得到改变的基频光包括：
[0015]改变显微物镜数值孔径，通过改变所述显微物镜的数值孔径来改变基频光的聚焦
状态。
[0016]进一步地，如上所述的方法，所述根据所述出射的二次谐波，最终实现多通道倍频光波的输出包括：
[0017]将所述二次谐波通过放置在远场的光屏进行接收，通过所述光屏滤光后，最终得到多通道倍频的光波。
[0018]进一步地，如上所述的方法，在入射至于所述显微物镜的基频光聚焦由弱到强聚焦过程中通道数增加一倍。
[0019]本专利技术还提供一种多通道三维准相位匹配方法，包括：
[0020]聚焦单元，用于将基频光通过显微物镜进行聚焦，得到聚焦状态得到改变的基频光；
[0021]倍频处理单元，用于将所述聚焦状态得到改变的基频光采用正入射的方式，入射至非线性光子晶体，通过所述非线性光子晶体，得到出射的二次谐波；
[0022]倍频输出单元，用于根据所述出射的二次谐波，最终实现可变多通道倍频光波的输出。
[0023]本专利技术提供的多通道三维准相位匹配方法与装置，通过不同数值孔径的显微物镜将基频光进行聚焦，使得基频光发生了聚焦状态的变化；再通过将聚焦状态不同的基频光正入射至非线性光子晶体，通过非线性光子晶体诱导其内部产生通道数目不同的倍频过程，从而利用聚焦状态得到改变的基频光最终实现了多通道倍频光波的输出。
附图说明
[0024]图1为本专利技术多通道三维准相位匹配方法流程示意图；
[0025]图2为本专利技术的实验装置示意图；
[0026]图3是本专利技术在数值孔径0.1物镜聚焦基频光下的倍频光斑示意图；
[0027]图4是本专利技术在数值孔径0.3物镜聚焦基频光下的倍频光斑示意图。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]图1为本专利技术多通道三维准相位匹配方法流程示意图，如图1所示，该方法包括：
[0030]步骤101：将基频光通过显微物镜进行聚焦，得到聚焦状态得到改变的基频光。
[0031]具体地，物镜数值孔径决定了其对光的聚焦程度，数值孔径不同的物镜对基频光的聚焦程度不同，高数值孔径的物镜聚焦能力强，基频光波矢方向范围大；低数值孔径的物镜聚焦能力弱，基频光波矢方向范围小，本专利技术通过将基频光通过显微物镜进行聚焦，从而使得基频光的聚焦状态得到了改变。
[0032]步骤102：将所述聚焦状态得到改变的基频光采用正入射的方式，入射至非线性光子晶体，通过所述非线性光子晶体，得到出射的二次谐波。
[0033]具体地，本专利技术通过显微物镜聚焦基频光正入射非线性光子晶体，由于聚焦镜作
用，基频光实际传播方向有一定的角度范围。通过改变聚焦物镜的数值孔径，基频光的传播方向覆盖的空间角将发生变化，结合三维非线性光子晶体所提供倒格矢，实现多通道倍频过程中的通道数目可控。
[0034]本专利技术采用正入射方式的原因在于：可以获得对称的倍频光斑，防止由于光斑不对称造成的通道缺失，从而提高倍频过程能量转换的效率。
[0035]步骤103：根据所述出射的二次谐波，最终实现多通道倍频光波的输出。
[0036]具体地，由于传统二次谐波产生仅在一个方向，而本专利技术多通道倍频可在空间多个方向上获得倍频光输出。具体地，本专利技术将基频光通过显微物镜聚焦正入射非线性光子晶体，仅通过改变基频光聚焦物镜的数值孔径，使得入射基频波矢的方向范围发生改变，同时结合三维非线性光子晶体的空间倒格矢组合，满足准相位匹配条件，实现可变多通道倍频。本专利技术无需结构变化实现多通道倍频，且通道数目可控。
[0037]三维非线性光子晶体所提供的倒格矢为三维倒格矢，由空间三个倒格基矢组成，其相互叠加可以获得在空间任意方向的倒格矢。当基频光入射三维非线性光子晶体时，可产生的倍频光方向(即通道数)由基频波矢和倒格矢共同决定。传统上，若将基频波矢方向由原方向调整至新方向，虽可获得新的倍频通道，但原有倍频通道将不再产生。本专利技术仅改变物镜的数值孔径，当数值孔径由低变高时，即可在保留原有倍频通道的同时获得新的倍频通道，且改变的仅有聚焦物镜一个光学元器件，因此，本专利技术无需改变装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多通道三维准相位匹配方法，其特征在于，包括：将基频光通过显微物镜进行聚焦，得到聚焦状态得到改变的基频光；将所述聚焦状态得到改变的基频光采用正入射的方式，入射至非线性光子晶体，通过所述非线性光子晶体，得到出射的二次谐波；根据所述出射的二次谐波，最终实现多通道倍频光波的输出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非线性光子晶体为飞秒激光加工的面心立方点阵结构的三维非线性光子晶体，点阵周期为20微米。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述非线性光子晶体加工基质采用铌酸锶钡晶体。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述非线性光子晶体前后表面平行，且经过抛光处理，以减少对入射和出射光的散射。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所的三维非线性光子晶体尺寸为200μm
×
200μm
×
200μm。6.根据权利要求3所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵如薇，徐天翔，盛艳，陈叶生，王驰昊，曾静，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：
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