[发明专利]基于4f原理的增加光学非线性效率的成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及非线性光学领域，具体涉及一种基于4f原理的增加光学非线性效率的成像系统。

背景技术

轨道角动量光束在微小粒子控制，基础物理研究以及精密测量等领域有着广泛的应用。利用轨道角动量编码对光信息处理已成为经典和量子通信领域的研究热点。在量子通信中，光子作为其信息的载体需在低损耗窗口中传输。但是，作为信息传输的物理体系，其工作波长却不在相同窗口。因此，有必要在二者之间建立量子接口来实现信息的远距离传输。

在量子信息存储中，由于光子的轨道角动量自由度可以构建无限维的正交基矢空间，将信息编码在光子的轨道角动量自由度可提高通信系统的信道容量。正因于此，光脉冲信号可被编码于轨道角动量空间实现高维度的编码，制备高维量子态，增大量子通道的容量。但是，信息存储和处理的物理体系，工作波长往往存在于不同窗孔。因此，需在它们之间建立量子接口实现信息的存储和处理。

非线性过程的光子频率变换是建立量子接口的一种行之有效的方法。此外，非线性过程还可以扩展轨道角动量波长的覆盖范围，实现轨道角动量光束在不同波长下的转换。其中，量子频率变换的关键是对变频材料的选取和对转换效率的提升。在选取好合适的变频材料后，增加系统的非线性光学效率便成为量子频率转换的关键。目前，有较多的提高非线性过程的光子频率变换方法，如：利用较长的准相位匹配晶体法，外腔共振法等。但这些方法其实际的转换效率并不理想，同时设备成本高昂。因此，有必要提出新型系统结构，实现高效率的量子频率变换过程。

发明内容

本发明的实施实例提供了一种基于4f原理的增加光学非线性效率的成像系统，是为了解决现有技术量子频率转换效率不理想及现有技术成本过高的问题。

为达上述目的，本发明实施实例采用如下技术方案：

提供了一种基于4f原理的增加光学非线性效率的成像系统，该成像系统包括激光器（1）、1/2波片（2）、偏振分光棱镜（3）、反射镜（4）、一号1/4波片（5）、q-plate（6）、二号1/4波片（7）、一号透镜（8）、二号透镜（9）、BBO晶体（10）、光功率计（11）；

其中，1/2波片（2）位于激光器（1）与偏振分光棱镜（3）之间，且三者位于同一直线位置，且正交于偏振分光棱镜（3）与反射镜（4），反射镜（4）后依次放置一号1/4波片（5）、q-plate（6）、二号1/4波片（7）、一号透镜（8）、二号透镜（9）、BBO晶体（10）、光功率计（11），且它们位于同一直线位置，且正交于偏振分光棱镜（3）和反射镜（4），其中，q-plate（6）与一号透镜（8）相距30cm，一号透镜（8）与二号透镜（9）相距60cm，二号透镜（9）与BBO晶体（10）相距30cm。

所述的激光器（1）为飞秒激光器，其功率为600mw，重频为80MHz，输出光中心波长为795nm，且输出光为线偏振光。

所述的1/2波片（2）为空气隙零级波片，且工作波长为800nm，且表面镀有宽带增透膜。

所述的偏振分光棱镜（3）的分光比为50%:50%，其表面镀有宽带增透膜。

所述的反射镜（4）表面镀有宽带增透膜。

所述的一号1/4波片（5）、二号1/4波片（7）均为空气隙零级波片，工作波长为800nm，且二者表面均镀有宽带增透膜。

所述的q-plate（6）上所加电压为2.18V，且q-plate表面镀有宽带增透膜。

所述的一号透镜（8）与二号透镜（9）的焦距均为30cm，且一号透镜（8）与二号透镜（9）表面均镀有宽带增透膜。

所述的BBO晶体（10）厚度为500μm，切角为30.4°，且表面镀有宽带增透膜。

本发明专利提供了一种基于4f原理的增加光学非线性效率的成像系统，该成像系统改善了现有技术光子的量子频率变换效率过低、设备成本过高的问题。