[发明专利]布里渊信号空间频谱调控滤噪方法和装置

权利要求书

1.基于泵浦-探测技术的布里渊信号空间频谱调控的滤噪方法，其特征在于，所述空间频谱调控的滤噪方法包括：

对入射信号光附加相位图像信息，实现信号光强度的目标分布预设；

在第一套光学4f成像系统的谱面，加载不同拓扑荷的螺旋相位变换器，对相位图像频谱进行调控；

利用第二套光学4f成像系统，将相位图像频谱成像到非线性介质中，从放大介质另一侧引入泵浦光，以使泵浦光在非线性介质中对信号光频谱进行受激布里渊放大；

通过第一套光学4f成像系统的第二块光学透镜，对从非线性放大介质输出的混合光束中的信号光频谱和噪声分别进行傅里叶逆变换与傅里叶变换，使得经空间频谱调控输出的已放大信号光光强分布在目标相位图像边缘位置，与聚焦于一点的噪声频谱完全分离；

通过空间滤波器，滤除混合光束中的噪声频谱，以获得混合光束中的纯净放大信号光。

2.根据权利要求1所述的滤噪方法，其特征在于，在所述光场强度的目标分布预设步骤中，根据实际噪声分布按需选择所附加的相位图像。

3.根据权利要求1所述的滤噪方法，其特征在于，在所述频谱调控步骤中，所述方法为通过对频谱信息的调控实现成像后图像的边缘增强效果，使光场能量集中分布在相位图像边缘。

4.根据权利要求1所述的滤噪方法，其特征在于，非线性介质可以为以下之一：液体、固体及气体。

5.根据权利要求1所述的滤噪方法，其特征在于，在所述滤除所述噪声频谱的步骤中，采用空间高通滤波器来滤除所述的噪声。

6.基于泵浦-探测技术的布里渊信号空间频谱调控滤噪装置，其特征在于，滤噪装置包括相位附加器、第一傅里叶透镜、螺旋相位变换器、第二傅里叶透镜、第三傅里叶透镜、第一四分之一波片、非线性介质、第二四分之一波片、偏振分光棱镜、第四傅里叶透镜、空间高通滤波器、第五傅里叶透镜及第六傅里叶透镜；

具有布里渊频移的p偏振态信号光经所述相位附加器转换为具有特定强度或相位分布的光场，再经由所述第一傅里叶透镜和第四傅里叶透镜组成的第一套光学4f成像系统，其中，所述第一傅里叶透镜的空间频谱面设有螺旋相位变换器，所述螺旋相位变换器的拓扑荷为l，l为大于或等于0的整数；

第二套光学4f成像系统由所述第二傅里叶透镜和所述第三傅里叶透镜组成，用于将光场相位频谱信息成像到非线性介质中；从所述光学4f成像系统出射的光束经所述第一四分之一波片转变成右旋圆偏振光进入所述非线性介质中，同时，p偏振态泵浦光束经所述偏振分光棱镜透射后，再经所述第二四分之一波片转变为左旋圆偏振光进入所述非线性介质；在所述非线性介质中，满足相位匹配条件的信号光频谱与泵浦光发生非线性作用，泵浦光能量转移到信号光，使得信号光被放大；

放大后的信号光经所述第二四分之一波片转变成s偏振态信号光，经所述偏振分光棱镜反射输出，信号光在所述第四傅里叶透镜的后焦点成像输出，信号光强度分布在输入相位图像的边缘位置，而泵浦杂散光和自发/受激布里渊散射光噪声经所述第四傅里叶透镜以噪声频谱形式聚焦到信号光中心位置；

利用高通滤波器将噪声频谱滤除，第五傅里叶透镜和第六傅里叶透镜组成的第三套光学4f成像系统将纯净无噪放大后的信号光成像输出。

7.根据权利要求6所述的滤噪装置，其特征在于，所述相位附加器为以下设备中的任意一种：空间光调制器、光刻相位板和变形镜，工作方式为反射或透射。

8.根据权利要求6所述的滤噪装置，其特征在于，所述螺旋相位变换器为空间光调制器、螺旋相位板、q波片和变形镜，工作方式为反射或透射。

9.根据权利要求6所述的滤噪装置，其特征在于，所述螺旋相位变换器的拓扑荷l为大于等于0的任意整数。

10.根据权利要求6所述的滤噪装置，其特征在于，在所述的成像系统中，透镜焦距设置为适用于系统光路的任意值。