[发明专利]基于棱镜折射色散的光学时域延展装置

说明书

本发明属于光学技术领域，为寻求光学时域延展技术在通讯波段以外应用的有效解决方案，本发明，基于棱镜折射色散的光学时域延展装置，由双棱镜、光学腔、光学反射镜和空间环形器构成，入射光场通过棱镜的折射获取色散；两个棱镜之间为光学腔，两个棱镜之间传播的光场经过光学腔，并在光学腔中多次反射，因而在所述棱镜阵列中传输的光束产生色散傅里叶变换，并实现光学时域延展过程；从所述棱镜阵列出射的光场经由光学反射镜反射后，按原路返回，再次入射双棱镜，实现消除光束在光学时域延展过程产生的额外空间色散；所述棱镜阵列输出的光场经由空间环形器，实现输入光场和输出光场的空间分离。本发明主要应用于时域延展场合。

技术领域

本发明属于光学技术领域，更具体地，涉及到光学时域延展技术，尤其涉及一种基于棱镜折射色散的光学时域延展技术。具体涉及基于棱镜折射色散的光学时域延展方法。

背景技术

光学时域延展技术利用传播介质的色散对入射光场进行色散傅里叶变换(Dispersive Fourier transformation,DFT)和时域延展，将光场信号光谱(Spectrum)信息映射至时域，能够利用现代时域信号处理技术解决光信号频域的问题，在宽带模拟—数字信号转换、连续高速成像、实时光谱检测等快速实时测量领域有广阔的应用前景。

光学时域延展技术的核心是光场在介质传输中的色散傅里叶变换过程。因此，寻找到一种能够产生大色散的光传输介质成为该技术实现的核心。色散补偿光纤是用来实现光场色散傅里叶变换最常用的器件，具有光场传输稳定、色散量大、成本低等优势。但色散补偿光纤仅适用于通讯波段的光场传输(例如1.5μm)，其他波段的光波在光纤中传输的损耗多大于 20dB/km，无法应用于光学时域延展领域，也极大的限制了该技术在不同波段光场的应用与推广。

鉴于光学时域延展技术在高速实时测量领域的重要意义，迫切的需要开发一种能够适应于各个光波段的光学时域延展新方法。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种基于棱镜折射色散的光学时域延展新技术，旨在寻求光学时域延展技术在通讯波段以外应用的有效解决方案，同时该技术具有灵活度高、实用性强等特点。为此，本发明采取的技术方案是，基于棱镜折射色散的光学时域延展装置，由双棱镜、光学腔、光学反射镜和空间环形器构成，入射光场通过棱镜的折射获取色散，双棱镜构成的棱镜阵列产生的总色散量决定于单个棱镜的色散特性和两个棱镜之间的光传播距离；两个棱镜之间为光学腔，两个棱镜之间传播的光场经过光学腔，并在光学腔中多次反射，因而在所述棱镜阵列中传输的光束产生色散傅里叶变换，并实现光学时域延展过程；从所述棱镜阵列出射的光场经由光学反射镜反射后，按原路返回，再次入射双棱镜，实现消除光束在光学时域延展过程产生的额外空间色散；所述棱镜阵列输出的光场经由空间环形器，实现输入光场和输出光场的空间分离。

采用红外材料锗作为构成双棱镜的构成材料。

所述光学腔的上下表面分别镀高反射膜，其作用是使光束在腔内多次的反射，以在较小空间内增大传输距离，光束单次经过双棱镜的传输距离为光学腔间距d与反射次数m的乘积。

所述光学反射镜，其作用是反射从第二个棱镜出射的光束，并使光束再次返回双棱镜，以消除光束的空间色散和减小光束空间尺寸。

所述空间环形器，具有不同端口输入光场从不同端口输出的特性，将输入光场和原路返回的输出光场有效分离，防止光场混叠。

本发明的特点及有益效果是：

本发明提供的基于棱镜折射色散的光学时域延展技术，通过双棱镜阵列产生的色散实现传播光场的色散傅里叶变换和时域延展的功能。该系统结构紧凑，灵活性高，可适应不同的光场波段，对于扩大光学时域延展技术的应用范围具有重要的意义。

附图说明：

图1为本发明基于棱镜折射色散实现脉冲光场时域延展的实验原理图。