[发明专利]用于任意矢量光场频率变换的偏振无关倍频方法及装置

权利要求书

1.用于任意矢量光场频率变换的偏振无关倍频方法，其特征在于，所述偏振无关倍频方法包括：

令矢量型信号光束和平顶高斯型泵浦光束分别从偏振非线性Sagnac干涉仪的双波长偏振分光棱镜(1)的两面输入，以使所述矢量型信号光束与所述平顶高斯型泵浦光束在所述干涉仪的两个方向上均发生II型倍频；

通过所述干涉仪两个方向上的II型倍频所产生的两个频率上转换光束，经所述干涉仪锁相合束后再与剩余泵浦光束分离，以获得所述矢量型信号光束的倍频光束，即实现了与信号光偏振无关的倍频；

所述矢量型信号光束与所述平顶高斯型泵浦光束具有相同的频率，并同时进入所述干涉仪。

2.根据权利要求1所述的偏振无关倍频方法，其特征在于，所述偏振非线性Sagnac干涉仪包括偏振分光棱镜(1)、第一反射镜(3)以及第二反射镜(5)，其中，所述偏振分光棱镜(1)、所述第一反射镜(3)和所述第二反射镜(5)均为覆盖基频光与倍频光的双波长元件；

所述偏振非线性Sagnac干涉仪还包括双波长二分之一波片(2)和Ⅱ型倍频非线性晶体(4)；

其中，双波长二分之一波片(2)设于双波长偏振分光棱镜(1)与第一反射镜(3)之间，Ⅱ型倍频非线性晶体(4)设于第一反射镜(3)与第二反射镜(5)之间。

3.根据权利要求1或2所述的偏振无关倍频方法，其特征在于，所述偏振非线性Sagnac干涉仪的两个方向包括第一方向和第二方向；

其中，当所述第一方向为顺时针方向时，所述第二方向为逆时针方向；

当所述第一方向为逆时针方向时，所述第二方向为顺时针方向。

4.根据权利要求3所述的偏振无关倍频方法，其特征在于，在所述偏振非线性Sagnac干涉仪内，所述矢量型信号光束的水平偏振分量与所述平顶高斯型泵浦光的垂直分量沿第一方向一起传播，而所述矢量型信号光束的垂直偏振分量与平顶高斯型泵浦光的水平分量沿第二方向一起传播。

5.根据权利要求4所述的偏振无关倍频方法，其特征在于：

双波长偏振分光棱镜(1)的第一面作为第一端口，矢量型信号光束入射经所述第一端口进入所述偏振非线性Sagnac干涉仪，经所述双波长偏振分光棱镜(1)分解为水平偏振态信号光与垂直偏振态信号光，所述水平、垂直偏振态信号光分别沿第一、第二方向在所述偏振非线性Sagnac干涉仪中前进；

所述偏振非线性Sagnac干涉仪的第二反射镜(5)至双波长偏振分光棱镜(1)的外延长线上设有二向色分光镜(6)，二向色分光镜(6)的第一侧作为第三端口，45°偏振的平顶高斯型泵浦光经第三端口进入所述偏振非线性Sagnac干涉仪，经所述双波长偏振分光棱镜(1)分解为垂直偏振态泵浦光与水平偏振态泵浦光，所述垂直、水平偏振态泵浦光分别沿第一、第二方向在所述偏振非线性Sagnac干涉仪中前进；

在第一方向上，所述水平偏振态信号光与所述垂直偏振态泵浦光经设于所述偏振非线性Sagnac干涉仪的双波长偏振分光棱镜(1)与第一反射镜(3)之间的45°的双波长二分之一波片(2)交换偏振态，接着经第一反射镜(3)反射至设于第一反射镜(3)与第二反射镜(5)之间的Ⅱ型非线性晶体(4)发生Ⅱ型倍频，产生的水平偏振态的倍频光作为第一倍频光束；所述第一倍频光束依次由第二反射镜(5)反射和双波长偏振分光棱镜(1)透射后，从双波长偏振分光棱镜(1)的第二面输出；

在第二方向上，所述垂直偏振态信号光与所述水平偏振态泵浦光经所述第二反射镜(5)反射至所述Ⅱ型非线性晶体(4)发生Ⅱ型倍频，产生的水平偏振态的倍频光经由所述第一反射镜(3)反射至45°的双波长二分之一波片(2)而转换为垂直偏振态的倍频光，作为第二倍频光束；所述第二倍频光束经所述双波长偏振分光棱镜(1)反射后，与所述第一倍频光束合束从所述双波长偏振分光棱镜(1)的第二面输出。