一种单发偏振分辨光谱装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出一种单发偏振分辨光谱装置，所述装置包括激光器、第一半波片、第一偏振分光立方体、第一反射镜、第二半波片、第二偏振分光立方体、第三半波片、第二反射镜、第四半波片、第三反射镜、第四反射镜、涡旋半波片、第三偏振分光立方体、聚焦透镜、原子分子蒸汽吸收室和成像装置。本实用新型专利技术通过创新设计用于单发偏振分辨光谱的光路结构，使得基于同一激光源同时产生泵浦激光束和探测激光束，并基于同一激光源同时产生具有多种偏振态的探测激光束，实现了单光源多偏振态光束输出，可应用于非线性分子取向标定，具有广阔应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种单发偏振分辨光谱装置
本技术属于非线性光学应用领域，具体涉及一种单发偏振分辨光谱装置，更具体的设计一种单发偏振分辨光路结构。
技术介绍
激光由于其亮度高、方向性好、单色性好、相干性好的特点在医学诊断和治疗中发挥着越来越重要的作用。由于生物分子大都是极性分子，因此在偏振激光作用下构成生物组织的分子的排列取向和结构会发生变化，进而影响组织生长和细胞演化的每一个进程，加速了细胞再生和组织生长。通过改变入射光的偏振状态并检测辐射光(非线性光学信号)的偏振和强度，即可探测出分子的取向。现有技术中对某一非线性介质分子取向的光谱分辨是通过让不同偏振态的探测光入射到该非线性介质中，并检测其基于四波混频效应产生的信号光的对应偏振方向和强度来分辨该非线性介质，一种非线性介质的光谱分辨需要同时基于多个不同偏振态探测光的四波混频信号进行分辨。现有技术中，在进行非线性分子取向光谱分辨检测时，对于其中多束不同偏振态探测光的获得方式都是通过更换不同的探测光源来实现的，这种探测光源的频繁更换会造成检测精度无法保证且操作十分不便。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对现有多光源偏振分辨非线性光谱的问题，提供一种单发偏振分辨光谱装置，通过创新设计用于单发偏振分辨光谱的光路结构，使得基于同一激光源同时产生泵浦激光束和探测激光束，并基于同一激光源同时产生具有多种偏振态的探测激光束，实现了单光源多偏振态光束(单发偏振)输出，可应用于非线性分子取向标定，具有广阔应用前景。为解决上述需要，本技术采用的技术方案如下：一种单发偏振分辨光谱装置，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。进一步的根据本技术所述的单发偏振分辨光谱装置，其中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。进一步的根据本技术所述的单发偏振分辨光谱装置，其中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。进一步的根据本技术所述的单发偏振分辨光谱装置，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。进一步的根据本技术所述的单发偏振分辨光谱装置，其中所述激光器1、第一半波片2、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和第二反射镜8依次设置于同一直线光路上，所述激光器1产生的激光束经过第一半波片2后入射至第一偏振分光立方体3，经第一偏振分光立方体3透射输出的为具有水平偏振态的泵浦激光束，经第一偏振分光立方体3反射输出的为具有竖直偏振态的探测激光束，所述探测激光束经过涡旋半波片12后生成包含多个偏振方向的径向矢量光场；所述泵浦激光束经过第二半波片5后入射至第二偏振分光立方体6上，经第二偏振分光立方体6透射输出的为具有水平偏振态的第一泵浦激光束，经第二偏振分光立方体6反射输出的为具有竖直偏振态的第二泵浦激光束；所述第一泵浦激光束经所述第三半波片7和第二反射镜8后入射到所述第三偏振分光立方体13，经所述第三偏振分光立方体13反射输出的为具有竖直偏振态的第一泵浦激光束竖直分量；所述第二泵浦激光束经所述第四半波片9、第三反射镜10和第四反射镜11后入射到所述第三偏振分光立方体13，经所述第三偏振分光立方体13反射输出的为具有竖直偏振态的第二泵浦激光束竖直分量；所述径向矢量光场、第一泵浦激光束竖直分量和第二泵浦激光束竖直分量通过聚焦透镜14聚焦于原子分子蒸汽吸收室15内，且所述径向矢量光场、第一泵浦激光束竖直分量和第二泵浦激光束竖直分量在聚焦透镜14前的光路截面上分别位于正方形的三个顶点位置。进一步的根据本技术所述的单发偏振分辨光谱装置，其中所述探测光路单元中，所述第一偏振分光立方体3的光束入射端正对激光器的光束输出端设置，所述第一偏振分光立方体3的光束反射输出端正对所述第一反射镜4的光束入射端设置，所述第一反射镜4的光束反射端正对所述涡旋半波片12设置。进一步的根据本技术所述的单发偏振分辨光谱装置，其中所述涡旋半波片12由多个扇形半波片拼接而成，各个半波片的快轴方向按照绕圆周一周偏转2mπ角度的规律均匀排列。进一步的根据本技术所述的单发偏振分辨光谱装置，其中所述第一泵浦光路单元中，第一偏振分光立方体3的光束透射输出端正对所述第二偏振分光立方体6的光束入射端设置，所述第二半波片5设置于所述第一偏振分光立方体3和第二偏振分光立方体6之间，所述第二偏振分光立方体6的光束透射输出端正对所述第二反射镜8的光束入射端设置，所述第三半波片7设置于所述第二偏振分光立方体6和所述第二反射镜8之间，所述第二反射镜8的光束反射端正对所述第三偏振分光立方体13的光束入射端设置。进一步的根据本技术所述的单发偏振分辨光谱装置，其中所述第二泵浦光路单元中，所述第二偏振分光立方体6的光束反射输出端正对所述第三反射镜10的光束入射端设置，所述第四半波片9设置于所述第二偏振分光立方体6和所述第三反射镜10之间，所述第三反射镜10的光束反射端正对所述第四反射镜11的光束入射端设置，所述第四反射镜1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种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。/n...

【技术特征摘要】
1.一种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。


5.根据权利要求4所述的单发偏振分辨光谱装置，其特征在于，所述激光器(1)、第一半波片(2)、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)和第二反射镜(8)依次设置于同一直线光路上，所述激光器(1)产生的激光束经过第一半波片(2)后入射至...

【专利技术属性】
技术研发人员：程雪梅，原佳琪，焦腾飞，任兆玉，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61