專(zhuān)利名稱(chēng)：絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形。主要用來(lái)按照可控制方式發(fā)生非線(xiàn)性變化進(jìn)行光束整形的光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已有技術(shù)中阿米特伯.瓊石(Amitabb Joshi)等人在“三能級(jí)原子系統(tǒng)中控制光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)”(Controlling optical bistability in athree-level atomic system)文中論述了關(guān)于在三能級(jí)原子系統(tǒng)中控制雙穩(wěn)態(tài)的理論和實(shí)驗(yàn)，但沒(méi)有提供一種絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形的實(shí)用裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種具有絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形功能的裝置，利用斯塔克脈沖和泵浦脈沖部分重疊和延遲激發(fā)工作介質(zhì)產(chǎn)生斯塔克能級(jí)移動(dòng)而形成相干疊加態(tài)，用適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件控制工作介質(zhì)，用二元光學(xué)方法和電光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形。該裝置應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作，高效衍射和實(shí)現(xiàn)凈粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下一種絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形裝置，其特點(diǎn)是該裝置依光傳播方向?yàn)樾蛞来伟す獗闷衷础⒓す夤庠?、多透少反的起偏元件、半透半反起偏元件、偏振全反射倍頻晶體、脈沖延遲調(diào)節(jié)裝置、二元光學(xué)元件、透鏡、工作介質(zhì)、平面鏡、電光調(diào)制器和接收裝置。
上述的激光泵浦源是激光二極管，或其它激光器。
上述的激光光源的激光器可為光纖固體激光器，或半導(dǎo)體激光器，或其它固態(tài)激光器。
上述的起偏元件是一鍍偏振膜平面鏡。
上述的平面反射元件是鍍偏振平面鏡而成的。
上述的全反射偏振倍頻晶體是在BBO晶體、或是LBO晶體、或是KDP晶體、或是KTP晶體的背面鍍?nèi)瓷淦衲ぁ?br> 上述的二元光學(xué)元件是相位光柵，或是光束分束器件，或是陣列發(fā)生器，或相位型菲涅耳波帶透鏡陣列，或是Dammann二值相位光柵，或是軟邊光欄，波紋光欄。
上述的脈沖延遲調(diào)節(jié)裝置是由光學(xué)元件組成的光學(xué)系統(tǒng)、或是光纖組成的光學(xué)系統(tǒng)。
上述的工作介質(zhì)是將介質(zhì)置于環(huán)形腔內(nèi)的光路上構(gòu)成、或是將介質(zhì)置于變形的F-P法布利——珀羅標(biāo)準(zhǔn)具中的光路上構(gòu)成。
上述的工作介質(zhì)是二能級(jí)和三能級(jí)系統(tǒng)的原子、離子、分子、或是半導(dǎo)體材料。
上述的平面鏡是鍍透光4％、反射光為96％的膜的平面鏡。
上述的電光調(diào)制器是KTP晶體電光調(diào)制器。
上述的接收裝置可為CCD二極管列陣探測(cè)器，或光電二極管，或光電倍增管，或多通道板，或示波器，或計(jì)算機(jī)，或使用裝置。
本實(shí)用新型的的優(yōu)點(diǎn)1、使用本實(shí)用新型的絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形可實(shí)現(xiàn)；2、絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形工作介質(zhì)可使用的材料較多；3、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的效率高；4、起偏元件和平面鏡容易實(shí)現(xiàn)，可選用的種類(lèi)較多；5、高的衍射效率；
6、便于利用常規(guī)的大規(guī)模集成電路技術(shù)進(jìn)行加工；7、光束分布的均勻性不受入射光強(qiáng)分布的影響；8、可同時(shí)實(shí)現(xiàn)光束的時(shí)間波形和空間分布的整形；9、可同時(shí)實(shí)現(xiàn)信號(hào)光的放大和整形。
10、整個(gè)裝置全部固化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作。


圖1是本實(shí)用新型絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形最佳實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、激光泵浦源2、激光器3、多透少反起偏元件4、半透半反起偏元件5、偏振全反射倍頻晶體6、脈沖延遲調(diào)節(jié)裝置7、二元光學(xué)元件8、透鏡9、工作介質(zhì)10、平面鏡11、電光調(diào)制器12、接收裝置
具體實(shí)施方式
先請(qǐng)參閱圖1，圖1是本實(shí)用新型絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形裝置最佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見(jiàn)，本實(shí)用新型絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形裝置，包括，最核心的元件為二元光學(xué)元件7，電光調(diào)制器11，脈沖延遲調(diào)節(jié)器6置于二元光學(xué)元件7之前，置于脈沖延遲調(diào)節(jié)器6之前是多透少反的起偏元件3、半透半反的起偏元件4和全反射偏振倍頻晶體5，置于全反射偏振倍頻晶體5之前是半透半反起偏平面反射鏡4，置于半透半反起偏平面反射鏡4之前是多透少反的起偏元件3，起偏元件3之前有激光光源2和激光泵浦源1，透鏡8置于二元光學(xué)元件7之后，工作介質(zhì)9置于透鏡8和平面鏡10之間，電光調(diào)制器11置于平面鏡10之后，接收裝置12置于平面鏡10之后。
所說(shuō)的激光光源2是以光纖激光器構(gòu)成的，激光泵浦源1是激光二極管，激光光源2發(fā)射的激光入射到多透少反起偏平面反射鏡3上，反射光是產(chǎn)生信號(hào)光脈沖Is，透射光入射到半透半反的起偏反射鏡4上反射之后產(chǎn)生斯塔克啁啾光脈沖I2，經(jīng)半透半反的起偏反射鏡4透射的光入射到全反射偏振倍頻晶體5上，經(jīng)倍頻晶體5倍頻之后產(chǎn)生泵浦光脈沖Ip，信號(hào)光脈沖Is、泵浦光脈沖Ip和斯塔克光脈沖I2入射到脈沖延遲調(diào)節(jié)器6上，由脈沖延遲調(diào)節(jié)6調(diào)整塔克光脈沖Is超前泵浦光脈沖Ip約30％至70％脈寬，同時(shí)保正兩個(gè)脈沖之間有20％至80％的重疊。部分重疊的兩個(gè)脈沖和信號(hào)光脈沖同時(shí)入射到二元光學(xué)元件7上，再經(jīng)透鏡8對(duì)光脈沖的空間進(jìn)行均勻分布整形，經(jīng)空間分布整形的光進(jìn)入工作介質(zhì)9，有條件控制邊界平面鏡10讓4％的光透射，96％的光反射，斯塔克啁啾光和泵浦光使工作介質(zhì)實(shí)現(xiàn)凈粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，信號(hào)光再次通過(guò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)凈粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作介質(zhì)時(shí)被放大。被放大的信號(hào)光經(jīng)光電調(diào)制器11進(jìn)行脈沖前沿的放大，實(shí)現(xiàn)脈沖時(shí)間上整形。經(jīng)時(shí)間和空間整形的放大光信號(hào)光由接收裝置12接收。
所說(shuō)的多透少反起偏元件3是鍍多透少反偏振膜的平面鏡。
所說(shuō)的半透半反起偏元件4是鍍半透半反偏振膜的平面鏡。
所說(shuō)的激光光源2是光纖固體激光器，或半導(dǎo)體激光器，或其它固態(tài)激光器。
所說(shuō)的激光泵浦源1是激光二極管，或其它激光器。
所說(shuō)的全反射偏振倍頻元件5是由BBO晶體、LBO晶體、KDP晶體和KTP晶體鍍上全反射偏振膜構(gòu)成的。
所說(shuō)的脈沖延遲調(diào)節(jié)裝置6是由一系列反射鏡組合而成的，或是光纖構(gòu)成的，控制斯塔克光脈沖I2和泵浦光脈沖Ip有20％至80％脈沖寬度的重疊，并且塔克光脈沖I2超前泵浦光脈沖Ip30％至70％脈寬。
所說(shuō)的二元光學(xué)元件7是由相位光柵，或是光束分束器件，或是陣列發(fā)生器，或相位型菲涅耳波帶透鏡陣列，或是Dammann二值相位光柵，或是軟邊光欄，波紋光欄。
所說(shuō)的透鏡8是透過(guò)多波長(zhǎng)的透鏡。
所說(shuō)的平面鏡10是透射4％的光，反射96％光的平面鏡。
所說(shuō)的電光調(diào)制器11是KTP電光調(diào)制器。
所說(shuō)的接收裝置12是CCD二極管列陣探測(cè)器，或光電二極管，或光電倍增管，或多通道板，或示波器，或計(jì)算機(jī)，或使用裝置。
本實(shí)用新型絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形裝置的工作過(guò)程是當(dāng)激光器2發(fā)射出激光后經(jīng)多透少反起偏平面反射鏡后，反射光形成信號(hào)光脈沖Is，透射光經(jīng)起偏平面反射鏡4反射產(chǎn)生斯塔克啁啾脈沖光I2，經(jīng)起偏半透半反的反射鏡4透射的光入射到全反射偏振倍頻晶體5上，倍頻后的光形成泵浦光脈沖Ip，三束光脈沖入射到脈沖延遲調(diào)節(jié)裝置6內(nèi)，泵浦光脈沖Ip向后延遲30％或至70％與斯塔克光脈沖I2重疊20％或至80％由脈沖延遲調(diào)節(jié)裝置6的出射，斯塔克光脈沖I2先入射到二元光學(xué)元件7上，之后經(jīng)透鏡8，在空間上均勻分布地進(jìn)入工作介質(zhì)9內(nèi)，將工作介質(zhì)的電子從基態(tài)能級(jí)激發(fā)到斯塔克啁啾能級(jí)上之后入射到透射率為4％的平面鏡10上，96％的光脈沖反射到全反射的二元光學(xué)元件7之后，再經(jīng)透鏡8整形回到工作介質(zhì)中，泵浦光脈沖Ip向后延遲30％或至70％與斯塔克光脈沖I2重疊20％或至80％入射到工作介質(zhì)9內(nèi)，將基態(tài)電子全部激發(fā)到斯塔克啁啾能級(jí)上，由非線(xiàn)性耦合效應(yīng)形成相干疊加態(tài)，96％的光強(qiáng)度在平面鏡10和二元光學(xué)元件7鍍?nèi)瓷淠さ娜肷涿鏄?gòu)成法布利—珀羅標(biāo)準(zhǔn)具的腔內(nèi)往返，信號(hào)光Is被放大的同時(shí)也被二元光學(xué)元件7和透鏡8在空間進(jìn)行均勻分布整形，出射信號(hào)光再被電光調(diào)制器11放大脈沖前沿，在時(shí)間上對(duì)信號(hào)進(jìn)行了時(shí)間整形，已經(jīng)在時(shí)間和空間上整形的信號(hào)光輸送到接收裝置12上。
在圖1所示的裝置中，激光光源2用固體激光器作光源，同時(shí)輸出的波長(zhǎng)在1064nm，輸出功率0.01W。鍍?nèi)瓷淦衲さ谋额l晶體5是BBO晶體，泵浦光脈沖波長(zhǎng)是532nm，脈沖寬度為200ps，脈沖延遲調(diào)節(jié)器6控制在斯塔克啁啾光脈沖和泵浦光脈沖有50％的重疊，斯塔克光脈沖超前50％脈寬。二元光學(xué)元件選相位光柵，工作介質(zhì)為Rb原子，空間整形在透鏡8出射時(shí)是均勻分布，電光調(diào)制器11選KTP晶體電光調(diào)制器，時(shí)間整形把脈沖前沿放大60ps。
權(quán)利要求1.一種絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形裝置，其特征是該裝置依光傳播方向?yàn)樾蛞来伟す獗闷衷?1)、激光光源(2)、多透少反的起偏元件(3)、半透半反起偏元件(4)、偏振全反射倍頻晶體(5)、脈沖延遲調(diào)節(jié)裝置(6)、二元光學(xué)元件(7)、透鏡(8)、工作介質(zhì)(9)、鍍透光4％、反射光為96％的膜的平面鏡(10)、KTP晶體電光調(diào)制器(11)和接收裝置(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形裝置，其特征在于所述的激光泵浦源(1)是激光二極管，或其它激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形裝置，其特征在于所述的激光光源(2)的激光器可為光纖固體激光器，或半導(dǎo)體激光器，或其它固態(tài)激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形裝置，其特征在于所述的全反射偏振倍頻晶體(5)是在BBO晶體、或是LBO晶體、或是KDP晶體、或是KTP晶體的背面鍍?nèi)瓷淦衲ぁ?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形裝置，其特征在于所述的二元光學(xué)元件(7)是相位光柵，或是光束分束器件，或是陣列發(fā)生器，或相位型菲涅耳波帶透鏡陣列，或是Dammann二值相位光柵，或是軟邊光欄，波紋光欄。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形裝置，其特征在于所述的脈沖延遲調(diào)節(jié)裝置(6)是由光學(xué)元件組成的光學(xué)系統(tǒng)、或是光纖組成的光學(xué)系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形裝置，其特征在于所述的工作介質(zhì)(9)是將介質(zhì)置于一環(huán)形腔內(nèi)的光路上構(gòu)成、或是將介質(zhì)置于變形的F-P法布利——珀羅標(biāo)準(zhǔn)具中的光路上構(gòu)成，所述的工作介質(zhì)是具有二能級(jí)或三能級(jí)系統(tǒng)的原子、離子、分子、或半導(dǎo)體材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形裝置，其特征在于所述的接收裝置(12)可為CCD二極管列陣探測(cè)器，或光電二極管，或光電倍增管，或多通道板，或示波器，或計(jì)算機(jī)，或使用裝置。
專(zhuān)利摘要一種絕熱跟隨斯塔克啁啾光束整形裝置，其特點(diǎn)是該裝置依光傳播方向?yàn)樾蛞来伟す獗闷衷?、激光光源、多透少反的起偏元件、半透半反起偏元件、偏振全反射倍頻晶體、脈沖延遲調(diào)節(jié)裝置、二元光學(xué)元件、透鏡、工作介質(zhì)、平面鏡、電光調(diào)制器和接收裝置。
文檔編號(hào)H01S3/10GK2634682SQ03232288
公開(kāi)日2004年8月18日 申請(qǐng)日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者金石琦, 龔尚慶 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所