[发明专利]一种基于矢量光场的单发偏振分辨光谱装置及方法

权利要求书

1.一种基于矢量光场的单发偏振分辨光谱装置，其特征在于，包括：激光器(1)、第一半波片(2)、第一偏振分光立方体(3)、第一反射镜(4)、第二半波片(5)、第二偏振分光立方体(6)、第三半波片(7)、第二反射镜(8)、第四半波片(9)、第三反射镜(10)、第四反射镜(11)、涡旋半波片(12)、第三偏振分光立方体(13)、聚焦透镜(14)、原子分子蒸汽吸收室(15)和成像装置(16)；其中由所述激光器(1)和第一半波片(2)组成光源单元，用于产生激光束；由所述第一偏振分光立方体(3)、第一反射镜(4)和涡旋半波片(12)组成探测光路单元，用于产生探测激光束；由所述第一偏振分光立方体(3)、第二半波片(5)、第二偏振分光立方体(6)、第三半波片(7)、第二反射镜(8)和第三偏振分光立方体(13)组成第一泵浦光路单元，用于产生第一泵浦激光束；由所述第二偏振分光立方体(6)、第四半波片(9)、第三反射镜(10)、第四反射镜(11)和第三偏振分光立方体(13)组成第二泵浦光路单元，用于产生第二泵浦激光束；由所述聚焦透镜(14)、原子分子蒸汽吸收室(15)和成像装置(16)组成四波混频信号产生单元，所述探测激光束、第一泵浦激光束和第二泵浦激光束在所述四波混频信号产生单元中产生四波混频信号。

2.根据权利要求1所述的单发偏振分辨光谱装置，其特征在于，入射到所述原子分子蒸汽吸收室(15)中的第一泵浦激光束和第二泵浦激光束具有竖直偏振态；所述探测激光束为包含多个偏振方向的径向矢量光场，所述探测激光束的偏振态可通过偏振片进行调节，且对应于探测激光束的不同偏振态，所述原子分子蒸汽吸收室(15)产生能够标定其内部非线性介质分子取向的对应四波混频信号。

3.根据权利要求1或2所述的单发偏振分辨光谱装置，其特征在于，所述光源单元中的激光器(1)为飞秒脉冲钛宝石激光器，输出的激光束为线偏振态的高斯激光束，输出的激光中心波长处于原子分子蒸汽吸收室(15)的吸收波长处。

4.根据权利要求1-3任一项所述的单发偏振分辨光谱装置，其特征在于，其中所述第一偏振分光立方体(3)、第二偏振分光立方体(6)和第三偏振分光立方体(13)透射具有水平偏振方向的激光束、并反射具有竖直偏振方向的激光束；所述第一半波片(2)、第二半波片(5)、第三半波片(7)和第四半波片(9)能够对偏振光的偏振方向进行旋转调节；通过第一半波片(2)和第一偏振分光立方体(3)调节泵浦激光束和探测激光束的分束比例，通过第二半波片(5)和第二偏振分光立方体(6)调节第一泵浦激光束和第二泵浦激光束的分束比例，通过第三半波片(7)和第三偏振分光立方体(13)调节入射到原子分子蒸汽吸收室(15)中的第一泵浦激光束功率，通过第四半波片(9)和第三偏振分光立方体(13)调节入射到原子分子蒸汽吸收室(15)中的第二泵浦激光束功率。