【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电子器件领域，具体涉及一种任意结构光受激布里渊散射相位共轭装置及方法。
技术介绍
1、光学相位共轭，是指利用光学非线性效应，使任意光束的每一个平面波分量的传播方向和任一处的位相因子发生准确反演。产生光学相位共轭光的器件叫做相位共轭镜(pcm)。产生相位共轭的常见方法有受激布里渊散射(sbs)、四波混频、受激拉曼散射以及双光子吸收等。sbs是一种基于光声耦合的三阶非线性光学效应，其具有结构简单、高保真度和高转化效率等优点，因此在高功率窄线宽激光器、显微成像、布里渊激光雷达和分布式光纤传感等领域都具有重要应用。目前，sbs系统主要有聚焦单池、紧凑双池及独立双池等结构。聚焦单池结构由噪声起源，形成声波频率下的动态光栅，包含入射波的相位畸变信息，可实现光学相位共轭。
2、近年来，由于空间结构光场在其传播和光物质相互作用中表现出非凡的特性，具有振幅、相位和偏振等非均匀横向分布的空间结构光场引起了人们的研究热潮，特别是携带轨道角动量(oam)的光场和其他全域空间模式。
3、然而，结构光场的空间模式质量易受大气湍流和其他散射介质引起的波前畸变的影响，导致具有相位奇点的oam光束的畸变校正仍难以实现，光学相位共轭是实现畸变校正的可行方法之一。现有方式下，可以利用传统聚焦单泵浦sbs式的pcm来实现不同空间模式结构光场的相位共轭。然而，此种方式无法实现携带oam的结构光场的相位共轭，原因是由噪声引发的sbs过程无法选择与泵浦共轭的单一模式，带oam的入射光束在传统聚焦单池sbs反射过程中表现出花瓣状的简并o
4、因此，当前亟需一种简单、易操作的装置来实现对包含oam光束的任意结构光场的高保真、低阈值相位共轭。
技术实现思路
1、鉴于以上问题，本专利技术提出一种任意结构光受激布里渊散射相位共轭装置及方法，用以解决现有技术存在的上述至少一个问题。
2、根据本专利技术的一方面，提供了一种任意结构光受激布里渊散射相位共轭装置，包括聚焦透镜、sbs介质池、第一泵浦源及第二泵浦源；所述sbs介质池的一侧用于接收来自所述第一泵浦源的第一泵浦光束和来自所述第二泵浦源的至少一个第二泵浦光束，其中，所述第一泵浦光束为结构光；所述第一泵浦光束经所述聚焦透镜入射至sbs介质池并聚焦；所述至少一个第二泵浦光束入射至sbs介质池，在sbs介质池中与所述第一泵浦光束交叉发生干涉，以通过干涉破坏第一泵浦光束的空间分布，使得第一泵浦光束聚焦后产生的后向结构光斯托克斯波与所述至少一个第二泵浦光束发生拍频，而使所述至少一个第二泵浦光束对所述后向结构光斯托克斯波进行受激布里渊放大；其中，所述第一泵浦光束聚焦后产生的后向结构光斯托克斯波是所述第一泵浦光束的相位共轭光。
3、进一步地，所述至少一个第二泵浦光束经所述聚焦透镜后入射至sbs介质池。
4、进一步地，在所述至少一个第二泵浦光束未经所述聚焦透镜而直接入射至sbs介质池的情况下，通过所述至少一个第二泵浦光束同时改变第一泵浦光束的空间分布，放大所述第一泵浦光束的共轭模式，以实现对所述共轭模式的高能输出。
5、进一步地，第二泵浦光束为高斯光泵浦光束。
6、进一步地，在所述至少一个第二泵浦光束的数量大于1时，所述至少一个第二泵浦光束对称地斜入射至sbs介质池。
7、进一步地，所述第二泵浦光束与第一泵浦光束之间交叉的角度小于10°。
8、根据本专利技术的另一方面，还提供了一种任意结构光受激布里渊散射相位共轭方法，所述方法包括：第一泵浦光束经聚焦透镜入射至sbs介质池并聚焦，其中，所述第一泵浦光束为结构光；至少一个第二泵浦光束入射至sbs介质池，在sbs介质池中与所述第一泵浦光束交叉发生干涉，以通过干涉破坏第一泵浦光束的空间分布，使得第一泵浦光束聚焦后产生的后向结构光斯托克斯波与所述至少一个第二泵浦光束发生拍频，而使所述至少一个第二泵浦光束对所述后向结构光斯托克斯波进行受激布里渊放大；其中，所述第一泵浦光束聚焦后产生的后向结构光斯托克斯波是所述第一泵浦光束的相位共轭光。包括聚焦透镜、sbs介质池、第一泵浦源及第二泵浦源。
9、进一步地，所述至少一个第二泵浦光束经所述聚焦透镜后入射至sbs介质池。
10、进一步地，在所述至少一个第二泵浦光束的数量大于1时，所述至少一个第二泵浦光束对称地斜入射至sbs介质池。
11、进一步地，所述第二泵浦光束与第一泵浦光束之间交叉的角度小于10°。
12、本专利技术的任意结构光受激布里渊散射相位共轭装置及方法，能够继承传统聚焦单泵浦sbs结构的自共轭特性，与现有技术相比，本专利技术的上述技术具有更高的保真度(超过95％)，更低的sbs阈值，以及更高的sbs反射率(r>1)。
13、本专利技术的上述任意结构光受激布里渊散射相位共轭装置及方法，在传统聚焦单泵浦sbs系统基础上，空间结构光作为一束泵浦光，同时引入另一束具有相同频率的离轴高斯泵浦，两束光经过透镜入射进sbs介质池后交叉并聚焦。两束泵浦光在介质池中交叉时发生干涉现象，破坏了入射结构光泵浦的空间结构。聚焦后的后向结构光斯托克斯(stokes)波与交叉高斯泵浦拍频，交叉高斯泵浦能量向结构光的stokes波传递，对结构光的stokes波进行受激布里渊放大(sba)。实现了空间结构光的准确相位共轭，同时提高了聚焦单泵浦sbs系统反射率。
14、目前，现有利用传统聚焦单泵浦sbs的pcm来产生空间结构光场的相位共轭模式，不仅需要具有高功率密度的泵浦，而且无法实现携带oam的任意结构光场和其他全域空间模式的准确相位共轭。根据本专利技术实施例的任意结构光受激布里渊散射相位共轭装置，其在聚焦单泵浦sbs结构外引入离轴高斯泵浦，一是改变入射结构光泵浦的空间结构，实现oam光束的准确相位共轭模式产生；二是放大了结构光泵浦甄别出的共轭模；三是与传统聚焦单泵浦sbs结构相比，此结构具有更低的阈值，更大的动态范围和更高的反射率。此外，利用可覆盖结构光分布的非聚焦高斯或超高斯光束作为离轴泵浦，可以实现共轭模式的均匀布里渊放大，获得高保真的结构光的相位共轭光。因此，本专利技术的实施例提供了一个高性能的sbs平台，对高功率结构激光器、高信噪比显微镜成像和结构光非线性光学的发展具有重要意义。
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1.一种任意结构光受激布里渊散射相位共轭装置，其特征在于，包括聚焦透镜、SBS介质池、第一泵浦源及第二泵浦源；
2.根据权利要求1所述的任意结构光受激布里渊散射相位共轭装置，其特征在于，所述至少一个第二泵浦光束经所述聚焦透镜后入射至SBS介质池。
3.根据权利要求1所述的任意结构光高性能受激布里渊散射相位共轭装置，其特征在于，在所述至少一个第二泵浦光束未经所述聚焦透镜而直接入射至SBS介质池的情况下，通过所述至少一个第二泵浦光束同时改变第一泵浦光束的空间分布，放大所述第一泵浦光束的共轭模式，以实现对所述共轭模式的高能输出。
4.根据权利要求1所述的任意结构光高性能受激布里渊散射相位共轭装置，其特征在于，第二泵浦光束为高斯光泵浦光束。
5.根据权利要求1所述的任意结构光高性能受激布里渊散射相位共轭装置，其特征在于，在所述至少一个第二泵浦光束的数量大于1时，所述至少一个第二泵浦光束对称地斜入射至SBS介质池。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的任意结构光高性能受激布里渊散射相位共轭装置，其特征在于，所述第二泵浦光束与第一泵
7.一种任意结构光受激布里渊散射相位共轭方法，其特征在于，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的任意结构光受激布里渊散射相位共轭方法，其特征在于，所述至少一个第二泵浦光束经所述聚焦透镜后入射至SBS介质池。
9.根据权利要求7所述的任意结构光高性能受激布里渊散射相位共轭方法，其特征在于，在所述至少一个第二泵浦光束的数量大于1时，所述至少一个第二泵浦光束对称地斜入射至SBS介质池。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的任意结构光高性能受激布里渊散射相位共轭方法，其特征在于，所述第二泵浦光束与第一泵浦光束之间交叉的角度小于10°。
...【技术特征摘要】
1.一种任意结构光受激布里渊散射相位共轭装置，其特征在于，包括聚焦透镜、sbs介质池、第一泵浦源及第二泵浦源；
2.根据权利要求1所述的任意结构光受激布里渊散射相位共轭装置，其特征在于，所述至少一个第二泵浦光束经所述聚焦透镜后入射至sbs介质池。
3.根据权利要求1所述的任意结构光高性能受激布里渊散射相位共轭装置，其特征在于，在所述至少一个第二泵浦光束未经所述聚焦透镜而直接入射至sbs介质池的情况下，通过所述至少一个第二泵浦光束同时改变第一泵浦光束的空间分布，放大所述第一泵浦光束的共轭模式，以实现对所述共轭模式的高能输出。
4.根据权利要求1所述的任意结构光高性能受激布里渊散射相位共轭装置，其特征在于，第二泵浦光束为高斯光泵浦光束。
5.根据权利要求1所述的任意结构光高性能受激布里渊散射相位共轭装置，其特征在于，在所述至少一个第二泵浦光束的数量大于...
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