[实用新型]一种相位共轭镜及光学频率梳

说明书

本实用新型公开了一种相位共轭镜及光学频率梳，所述相位共轭镜及光学频率梳包括：脉冲激光泵浦源输出线偏振泵浦脉冲激光，泵浦脉冲激光经光隔离器和偏振片或偏振分光棱镜后进入光束整形器将高斯光束整形为平顶泵浦光，经四分之一波片或法拉第旋光器后将线偏振泵浦光转换为圆偏振泵浦光；微透镜阵列将圆偏振泵浦光在空间上分成若干束微小的光束并分别聚焦进入SBS介质池阵列中，圆偏振泵浦光与介质中被激发的声波场耦合产生受激布里渊散射现象。本实用新型提出了一个实现SBS相位共轭镜以及光学频率梳的新技术手段，使输出光具有更好的相位共轭特性以及通过布里渊频率梳提供了一种新的精密的测量技术。

技术领域

本实用新型涉及激光器领域，尤其涉及一种相位共轭镜及光学频率梳。

背景技术

受激布里渊散射(SBS)的相位共轭、脉冲放大、脉冲压缩、组束等非线性特性在实验研究及工业应用领域有着重要的科研价值。SBS相位共轭镜用来补偿高功率激光器系统中光学元件引起的光束畸变，从而提高激光器的亮度和性能。这满足如激光雷达、空间通信和激光核聚变等需要高光束质量的高功率激光器领域中的应用。与传统的反射镜相比，SBS相位共轭镜反射的光束完全按照入射路径传播，由于SBS的相位共轭功能，注入的衍射限制波在经过畸变分量后被恢复。SBS的这种相位共轭特性提供了一种有效、实用和高效的方法来减轻高功率激光器和放大器中的热致畸变以及大尺度光学元件中的抛光缺陷及非均匀性。

布里渊频率梳提供了一种新的精密测量技术，频率梳在包括化学探测中的高分辨率宽范围光谱、外行星探测中的精确波长校准、超快动力学研究中的相干控制等新兴领域发挥着重要作用。

传统的SBS相位共轭镜虽然能够提高激光器的亮度和性能，但是SBS相位共轭镜可能会由于功率密度过高而造成光学击穿，较长的相互作用长度带来脉冲压缩，限制了SBS相位共轭激光器在诸多领域的应用。传统的布里渊频率梳通过级联布里渊散射实现，对泵浦光的功率有很高的要求。通过引入一个微透镜阵列代替普通的透镜进行聚焦，并引入一个对应若干个微透镜的装有不同介质的微型介质池构成的SBS介质池阵列，将泵浦光分为若干束分别在不同的微型介质池中发生SBS从而产生不同的频移，经过相位共轭后生成频率梳，此方法极大降低了对泵浦光及光学元件的要求。因此，带SBS相位共轭镜的频率梳激光器将具有重要的实用价值和意义。

发明内容

本实用新型提供了一种相位共轭镜及光学频率梳，提出了一个实现SBS相位共轭镜以及光学频率梳的新技术手段，使输出光具有更好的相位共轭特性以及通过布里渊频率梳提供了一种新的精密的测量技术，详见下文描述：

一种相位共轭镜及光学频率梳，所述相位共轭镜及光学频率梳包括：

脉冲激光泵浦源输出线偏振泵浦脉冲激光，泵浦脉冲激光经光隔离器、偏振片或偏振分光棱镜后进入光束整形器将高斯光束整形为平顶泵浦光，经四分之一波片或法拉第旋光器后将线偏振泵浦光转换为圆偏振泵浦光；

微透镜阵列将圆偏振泵浦光在空间上分成若干束微小的光束并分别聚焦进入SBS介质池阵列中，圆偏振泵浦光与介质中被激发的声波场耦合产生受激布里渊散射现象。

其中，圆偏振泵浦光经SBS介质池阵列反射获得频率为ω₁、ω₂、ω₃…ω_n的斯托克斯光，斯托克斯光经微透镜阵列及四分之一波片后偏振方向与泵浦光相差λ/2，经偏振片或偏振分光棱镜反射到腔外。

进一步地，微透镜阵列由若干个横轴长度为a，纵轴长度为b的微透镜组成，每个微透镜的半径r＝1/2a，微透镜阵列的长度和宽度均大于通过四分之一波片后的光斑直径，且微透镜表面镀有一层泵浦光和斯托克斯光波长的增透膜。

优选地，SBS介质池阵列由不同介质的微型介质池构成。

其中，所述横轴长度等于纵轴长度。所述SBS介质池阵列中每种介质的长度c和宽度d均大于经过微透镜后光斑的直径。