[发明专利]一种偏振可调简并四波混频信号产生装置与产生方法

说明书

本发明提出一种偏振可调简并四波混频信号产生装置与产生方法，所述装置包括：激光源（1）、第一半波片（2）、第一偏振分光立方体（3）、第一反射镜（4）、第二半波片（5）、第二偏振分光立方体（6）、第三半波片（7）、第二反射镜（8）、第四半波片（9）、第三反射镜（10）、第四反射镜（11）、涡旋半波片（12）、第三偏振分光立方体（13）、聚焦透镜（14）、三阶非线性效应作用装置（15）、线偏振片（17）和偏振选择器（16）。本发明通过创新设计基于同一激光源的分束光路结构，使得基于同一激光源同时产生两束可调节功率的基础参考信号激光束和偏振态可调节的偏振调节信号激光束，具有广阔应用前景。

技术领域

本发明属于非线性光学应用领域，具体涉及一种偏振可调简并四波混频信号产生装置与产生方法。

背景技术

四波混频是一种重要的三阶非线性过程，三束入射光同时与样品相互作用，在满足相位匹配的条件下，产生第四束光，称为四波混频(FWM)信号，若三束入射光频率相等则称为简并四波混频(DFWM)。DFWM是一种高灵敏度、高分辨率、高信噪比的光谱技术。现有技术中传统的DFWM装置的三束入射光相互独立，装置复杂，难以控制，且易受外界干扰，而且现有DFWM装置中入射光束的偏振态无法进行调节，更无法产生偏振态可调节的简并四波混频信号。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有简并四波混频装置的问题，提供一种偏振可调简并四波混频信号产生装置以及基于该装置进行的偏振可调简并四波混频信号产生方法，本发明通过创新设计基于同一激光源的分束光路结构，使得基于同一激光源产生两束可独立调节的基础参考信号激光束，并基于同一激光源同时产生具有多种偏振态的偏振调节信号激光束，实现了偏振可调简并四波混频信号产生，具有广阔应用前景。

为解决上述需要，本发明采用的技术方案如下：

一种偏振可调简并四波混频信号产生装置，包括：激光源1、第一半波片2、第一偏振分光立方体3、第一反射镜4、第二半波片5、第二偏振分光立方体6、第三半波片7、第二反射镜8、第四半波片9、第三反射镜10、第四反射镜11、涡旋半波片12、第三偏振分光立方体13、聚焦透镜14、三阶非线性效应作用装置15、线偏振片17和偏振选择器16；其中由所述激光源1、线偏振片17和第一半波片2组成光源单元，用于产生激光束；由所述第一偏振分光立方体3、第一反射镜4、涡旋半波片12和偏振选择器16组成偏振调节信号光路单元，用于产生偏振态可调节的偏振调节信号激光束；由所述第一偏振分光立方体3、第二半波片5、第二偏振分光立方体6、第三半波片7、第二反射镜8和第三偏振分光立方体13组成第一基础参考信号光路单元，用于产生第一基础参考信号激光束；由所述第二偏振分光立方体6、第四半波片9、第三反射镜10、第四反射镜11和第三偏振分光立方体13组成第二基础参考信号光路单元，用于产生第二基础参考信号激光束；由所述聚焦透镜14和三阶非线性效应作用装置15组成简并四波混频信号产生单元，所述偏振调节信号激光束、第一基础参考信号激光束和第二基础参考信号激光束在所述简并四波混频信号产生单元中产生简并四波混频信号。

进一步的根据本发明所述的偏振可调简并四波混频信号产生装置，其中入射到所述三阶非线性效应作用装置15中的第一基础参考信号激光束和第二基础参考信号激光束具有竖直偏振态；入射到所述三阶非线性效应作用装置15中的偏振调节信号激光束的偏振态可通过偏振选择器16进行调节，且对应于偏振调节信号激光束的不同偏振态，所述三阶非线性效应作用装置15产生与其内部非线性介质分子取向关联的对应简并四波混频信号。

进一步的根据本发明所述的偏振可调简并四波混频信号产生装置，其中所述光源单元中的激光源1为飞秒脉冲钛宝石激光源，输出的激光束为高斯激光束，输出的激光中心波长处于三阶非线性效应作用装置15的吸收波长处。