[发明专利]基于12程声光移频技术的多频激光光源系统

权利要求书

1.一种基于12程声光移频技术的多频激光光源系统，其特征在于：

包括单模保偏光纤（1），激光准直器（2），第1、2、3、4偏振分光棱镜（3-1、3-2、3-3、3-4），法拉第旋光器（4），二分之一波片（5），第1、2、3凸透镜（6-1、6-2、6-3），声光调制器（7），射频驱动源（8），四分之一波片（9），外直角反射镜（10-1）、中心带孔外直角反射镜（10-2），第1、2反射镜（11-1、11-2）；

其位置和连通关系是：

从左至右，第1偏振分光棱镜（3-1）、法拉第旋光器（4）、二分之一波片（5）、第2偏振分光棱镜（3-2）、第1凸透镜（6-1）、中心带孔外直角反射镜（10-2）、第2凸透镜（6-2）、声光调制器（7）、第3凸透镜（6-3）、第3偏振分光棱镜（3-3）依次排列和连通，构成主线；

单模保偏光纤（1）、光纤耦合镜（2）和第1偏振分光棱镜（3-1）依次连通；

第2反射镜（11-2）和第2偏振分光棱镜（3-2）连通；

第4偏振分光棱镜（3-4）置于第1凸透镜（6-1）的左下侧；

射频驱动源（8）和声光调制器（7）连通；

在第3凸透镜（6-3）的右上侧设置有依次连通的四分之一波片9、外直角反射镜10-1和第1反射镜11-1；

第1、2、3凸透镜6-1、6-2、6-3的焦距分别为f1、f2、f3；其中第1凸透镜（6-1）位于第2偏振分光棱镜（3-2）右侧，与第2凸透镜（6-2）相距f1+ f2；第3凸透镜（6-3）位于第2凸透镜（6-2）右侧，与第3凸透镜（6-3）相距f2+ f3；声光调制器（7）位于第2凸透镜（6-2）右侧焦距处，同时也位于第3凸透镜（6-3）左侧焦距处；外直角反射镜（10-1）位于第3凸透镜（6-3）右侧焦距处偏左。

2.按权利要求1所述的多频激光光源系统，其特征在于其光路是：

①激光经过单模保偏光纤（1），由光纤耦合镜（2）准直后射出平行光b并垂直射向第1偏振分光棱镜（3-1），此时激光偏振为偏振分光棱镜反射偏振即S偏振，反射光c垂直于入射光向右侧射出；

②反射光射向法拉第旋光器（4）左侧通光孔，并从右侧通光孔射出，激光偏振此时转过45度，射向并透过二分之一波片（5），并通过二分之一波片（5）调整为偏振分光棱镜透过偏振即P偏振，并射向第2偏振分光棱镜（3-2）；

③激光透过第2偏振分光棱镜（3-2）射向由第1凸透镜（6-1）和第二凸透镜（6-2）组成的望远镜组，并以平行光出射，同时穿过处于第1凸透镜（6-1）和第2凸透镜（6-2）之间的中心带孔外直角反射镜（10-2）的中心小孔，射向声光调制器（7），发生+1级或-1级衍射，+1级或-1级衍射光衍射角为1倍布拉格衍射角，此时衍射光偏振为P偏振，射向并透过第3凸透镜（6-3），此时激光为聚焦光；与此同时非衍射光即0级光传播方向不变，射向并透过第3凸透镜（6-3），射向第3偏振分光棱镜（3-3），0级光偏振为P偏振，标记为P0_中，其从第3偏振分光棱镜（3-3）中层透过射出；

④+1级或-1级衍射光透过第3凸透镜（6-3）后，射向外直角反射镜（10-1），被两次反射后，反射光与入射光在竖直方向错开一定距离，并沿着与入射光平行的方向返回，反射光再次透过第3凸透镜（6-3），由于外直角反射镜（10-1）位于第3凸透镜（6-3）一倍焦距处，因此再次透过第3凸透镜（6-3）的光束再次成为平行光，但传播方向被会聚到第3凸透镜（6-3）左侧焦点，即声光调制器（7）的中心位置，并第2次发生+1级或-1级衍射，衍射光射向并透过第2凸透镜（6-2），偏振为P偏振，非衍射光即第1次+1级或-1级衍射光传播方向不变，射向并透过第2凸透镜（6-2）、第1凸透镜（6-1）、第4偏振分光棱镜（3-4），此时第1次+1级或-1级衍射光偏振为P偏振，标记为P1_下，透过第4偏振分光棱镜（3-4）并从第4偏振分光棱镜（3-4）下层射出；

⑤第2次+1级或-1级衍射激光透过第2凸透镜（6-2）后射向中心带孔外直角反射镜（10-2），被两次反射后，反射光与入射光错开一定距离，并沿着与入射光平行的方向返回，再次透过第2凸透镜（6-2），此时激光偏振为P偏振，透射光射向声光调制器（7），第3次发生+1级或-1级衍射，非衍射光即第2次+1级（或-1级）衍射光传播方向不变，射向并透过第3凸透镜（6-3），此时激光偏振为P偏振，标记为P2_下，射向并透过第3偏振分光棱镜（3-3），从第3偏振分光棱镜（3-3）下层射出；

⑥第3次+1级或-1级衍射光透过第3凸透镜（6-3）、四分之一波片（9），经外第1反射镜（11-1）反射，返回并透过四分之一波片（9）、第3凸透镜（6-3）、声光调制器（7），发生第4次+1级或-1级衍射，此后激光与之前衍射的激光重合，但其偏振为S偏振；非衍射光即第3次+1级或-1级衍射光传播方向不变，射向并透过第2凸透镜（6-2），此时其偏振为S偏振，射向第4偏振分光棱镜（3-4），并从其上层反射出，标记S3_上；

⑦第4次衍射后衍射光透过第2凸透镜（6-2），射向中心带孔外直角反射镜（10-2）被两次反射后，反射光与入射光错开一定距离，并沿着与入射光平行的方向返回，再次透过第2凸透镜（6-2），此时激光偏振为S偏振，透射光射向声光调制器（7），第5次发生+1级或-1级衍射，非衍射光即第4次+1级或-1级衍射光传播方向不变，射向并透过第3凸透镜（6-3），此时激光偏振为S偏振，射向并透过第3偏振分光棱镜（3-3），从第3偏振分光棱镜（3-3）上层射出，标记为S4_上；

⑧第5次发生+1级或-1级衍射光透过第3凸透镜（6-3），射向外直角反射镜（10-1），被两次反射后，反射光与入射光错开一定距离，并沿着与入射光平行的方向返回，再次透过第3凸透镜（6-3），此时激光偏振为S偏振，透射光射向声光调制器（7），第6次发生+1级或-1级衍射，非衍射光即第5次+1级或-1级衍射光传播方向不变，射向并透过第2凸透镜（6-2），此时激光偏振为S偏振，射向并透过第4偏振分光棱镜（3-4），从第3偏振分光棱镜（3-3）中层射出，标记为S5_中；

⑨第6次发生+1级或-1级衍射光，其偏振为S偏振，透过第2凸透镜（6-2），穿过中心带孔外直角反射镜（10-2）中间小孔，再透过第1凸透镜（6-1），射向第2偏振分光棱镜（3-2），经其反射后射向第2反射镜（11-2），并原路返回，以与入射偏振垂直的S偏振，重复步骤③～⑧，得到第7、8、9、10、11、12次+1级或-1级衍射光，同时第6、7、8、9、10、11次+1级或-1级衍射光分别从第3偏振分光棱镜（3-3）中层反射出、第4偏振分光棱镜（3-4）下层反射出、第3偏振分光棱镜（3-3）下层反射出、第4偏振分光棱镜（3-4）上层透射出、第3偏振分光棱镜（3-3）上层透射出、第4偏振分光棱镜（3-4）中层透射出，第6、7、8、9、10、11次+1级或-1级衍射光分别标记为S6_中、S7_下、S8_下、P9_上、P10_上、P11_中；

⑩第12次发生+1级或-1级衍射光，其偏振为P偏振，透过第2凸透镜6-2，穿过中心带孔外直角反射镜（10-2）中间小孔，再透过第1凸透镜（6-1），射向并透过第2偏振分光棱镜（3-2），二分之一波片（5）、法拉度旋光器（4），射向并透过第1偏振分光棱镜（3-1）射出，标记为P12，实现0-12程衍射激光的空间分离。