[实用新型]一种基于矢量光场的多波混频信号产生装置

权利要求书

1.一种基于矢量光场的多波混频信号产生装置，其特征在于，包括：激光器(1)、矢量光产生装置(2)、偏振片(3)、扩束镜(4)、第一空间光滤光片(5)、聚焦透镜(6)和原子分子蒸汽吸收室(7)，所述激光器(1)、矢量光产生装置(2)、偏振片(3)、扩束镜(4)、第一空间光滤光片(5)、聚焦透镜(6)和原子分子蒸汽吸收室(7)依次设置于同一光路上。

2.根据权利要求1所述的多波混频信号产生装置，其特征在于，所述激光器输出的激光束经过所述矢量光产生装置(2)后生成偏振态在光束横截面呈特定规律分布的矢量光场，所述矢量光场经过所述偏振片(3)后生成多束平行分布的同频同相位偏振光，该多束平行分布的同频同相位偏振光经所述扩束镜(4)扩束后入射到所述第一空间光滤光片(5)，通过所述第一空间光滤光片(5)滤除其中一束或多束同频同相位偏振光后，形成满足多波混频条件的剩余多束同频同相位偏振光，该剩余多束同频同相位偏振光经聚焦透镜(6)聚焦于所述原子分子蒸汽吸收室(7)，并在原子分子蒸汽吸收室(7)内基于多阶非线性效应产生多波混频信号输出。

3.根据权利要求1或2所述的多波混频信号产生装置，其特征在于，所述激光器输出的激光束为线偏振光束，激光波长处于所述原子分子蒸汽吸收室的共振吸收波长处，所述矢量光产生装置(2)由多个半波片拼接而成，各个半波片的快轴方向按照特定规律有序排列，所述激光束通过所述矢量光产生装置(2)时，经过每个半波片的对应光束部分的偏振方向基于该半波片的快轴方向发生对应角度的偏转，从而激光束通过所述矢量光产生装置(2)后，不同光束部分的偏振方向对应于不同半波片的快轴方向而发生不同角度的偏转，最终生成偏振态在光束横截面呈特定规律分布的矢量光场，所述特定规律对应于矢量光产生装置(2)中各半波片快轴方向的特定排列规律。

4.根据权利要求3所述的多波混频信号产生装置，其特征在于，所述矢量光产生装置(2)为柱矢量光产生装置，所述激光器输出的激光束经过所述柱矢量光产生装置后生成偏振态在光束横截面呈轴对称或旋转对称分布的柱矢量光场，所述柱矢量光场偏振方向绕圆周一周的偏转角度为2mπ，其中m表示拓扑荷数，所述柱矢量光产生装置可产生多种拓扑荷数的柱矢量光场。

5.根据权利要求4所述的多波混频信号产生装置，其特征在于，所述柱矢量光产生装置为由多个半波片拼接而成的涡旋波片，各半波片的快轴方向按照绕圆周一周偏转mπ角度的规律均匀排列，每个半波片基于其快轴方向使入射激光束的偏振方向发生对应偏转。

6.根据权利要求3所述的多波混频信号产生装置，其特征在于，所述偏振片(3)为线偏振片，所述矢量光场经过所述偏振片(3)后生成多束平行分布的同频率、同相位和同偏振的线偏振光，所述扩束镜(4)将所述线偏振光扩束到第一空间光滤光片(5)，并使得其中一束或多束线偏振光入射到第一空间光滤光片(5)对应的特定滤光位置，所述第一空间光滤光片(5)在其特定位置具有滤光功能，通过第一空间光滤光片(5)后的剩余多束平行分布的同频率、同相位和同偏振的线偏振光满足原子分子蒸汽吸收室(7)的多波混频条件，其中所述原子分子蒸汽吸收室(7)基于三阶、五阶或更高阶非线性效应产生多波混频信号。

7.根据权利要求6所述的多波混频信号产生装置，其特征在于，所述多波混频信号产生装置为简并四波混频信号产生装置，其中所述激光器是连续可调谐的环形钛宝石激光器，所述矢量光产生装置(2)为拓扑荷数等于二的柱矢量光产生装置，所述激光器输出的激光束经所述柱矢量光产生装置后生成偏振态在光束横截面呈轴对称分布的柱矢量光场，所述柱矢量光场经过所述偏振片(3)后生成四束平行分布的同频率、同相位和同偏振的线偏振光，经过所述第一空间光滤光片(5)滤掉其中一束后剩余三束平行分布的同频率、同相位和同偏振的线偏振光经聚焦后入射到原子分子蒸汽吸收室(7)，所述原子分子蒸汽吸收室(7)为含有铷蒸气的原子分子蒸汽吸收室，入射的三束平行分布的同频率、同相位和同偏振的线偏振光在原子分子蒸汽吸收室(7)基于三阶非线性效应产生简并四波混频信号。