CN105529612B - 交叉受激散射增强装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种利用交叉受激散射增强装置进行受激散射增强的方法，第一全反射镜(6)与第二全反射镜(7)和/或二向色镜(3)将剩余的激励光以与信号光同光路同方向或反方向的形式反射到受激散射介质(5)内。

Description

交叉受激散射增强装置及方法

技术领域

本发明涉及受激散射，尤其涉及一种提高受激布里渊或者受激拉曼散射光强的装置，属于光电子技术领域。

背景技术

受激布里渊和受激拉曼散射属于非线性散射当中非常重要的散射现象，现有技术中关于受激布里渊和受激拉曼散射的研究已经很多，其中都需要借助特定的装置和光路设计才能实现受激布里渊和受激拉曼散射的发生与观察，现有技术的受激布里渊和受激拉曼散射装置在光路的设计上一般分为两种，一种是信号光与激励光同光路，另外一种是激励光与泵浦光存在交叉角度，针对这两种形式的受激布里渊和受激拉曼散射，对于第一种情况来说，如果是在液体或气体介质中进行受激布里渊和受激拉曼散射，则需要专门放置受激布里渊和受激拉曼散射介质的容器，在外部进行光路设计，使得信号光和激励光在介质当中同光路传播，或者只是在介质中打入激励光，利用自发的布里渊散射光作为信号光，而对于光纤介质来说，由于光在光纤内的传输都是严格限制在光纤内部的，所以光路必定是同光路的，对于同光路的受激布里渊和受激拉曼散射来说，相应的容器一般为透明的圆筒形或规则的矩形或正方形，在进行受激布里渊和受激拉曼散射实验的时候只需要在同一光路顺序入射产生信号光的激光和用于放大的激光即可，对于信号光和激励光存在夹角的受激布里渊和受激拉曼散射来说，则相应的容器需要特定化设计，例如为了最小化的光反射损失，需要保持信号光与激励光的交叉角度为90度，但是，无论对于哪种情况来说，激励光都是一次通过受激布里渊和受激拉曼散射介质，实际上，当激励光一次通过介质之后，其能量被转化到信号光的部分只是很少一部分，大部分激励光在通过之后就浪费掉了，这样的结果就是使得受激布里渊的信号光不能得到很大的增强，并且还造成了能源的极大浪费。

本发明就是针对上述问题提出来的，以解决现有技术中受激布里渊和受激拉曼散射光强小，激励光浪费严重的问题。

发明内容

本发明提供了一种交叉受激散射增强装置，该装置包括：激励光光源(1)，整形透镜(2)，受激散射介质(5)，第一全反射镜(6)，信号光光源(8)，第二全反射镜(7)和/或二向色镜(3)，其特征在于：它们的设置关系为：激励光光源(1)，整形透镜(2)，受激布里渊散射介质(5)和第一全反射镜(6)沿光路顺序依次设置，信号光光源(8)发出的信号光进入受激散射介质(5)，在受激散射介质(5)中与激励光以非零角度相交，从受激布里渊散射介质(5)透射的激励光被第一全反射镜(6)反射到第二全反射镜(7)和/或二向色镜(3)上，然后被第二全反射镜(7)和/或二向色镜(3)以与信号光同光路同方向或反方向的形式反射到受激散射介质(5)内。

根据本发明的一实施例，所述的受激散射为受激拉曼散射。

根据本发明的一实施例，所述的受激散射为受激布里渊散射。

根据本发明的一实施例，提供了一种利用上述增强受激散射的方法，第一全反射镜(6)与第二全反射镜(7)和/或二向色镜(3)将剩余的激励光以与信号光同光路同方向或反方向的形式反射到受激散射介质(5)内。

根据本发明的一实施例，所述方法中的的受激散射为受激拉曼散射。

根据本发明的一实施例，所述方法中的受激散射为受激布里渊散射。

根据本发明的一实施例，所述方法中，第一全反射镜(6)与第二全反射镜(7)以及二向色镜(3)将剩余的激励光以与信号光同光路同方向或反方向的形式反射到受激散射介质(5)内。

根据本发明的一实施例，所述方法中，第一全反射镜(6)与第二全反射镜(7)将剩余的激励光以与信号光同光路反方向的形式反射到受激散射介质(5)内。

根据本发明的一实施例，所述方法中，第一全反射镜(6)与二向色镜(3)将剩余的激励光以与信号光同光路反方向的形式反射到受激散射介质(5)内。

根据本发明的一实施例，所述方法中，还包括使用探测器和/或半透半反镜来探测受激散射光。

附图说明

附图1是本发明的实施例一的受激布里渊散射增强装置的示意图；

附图2是本发明的实施例二的受激拉曼散射增强装置的示意图；

附图3是本发明的实施例三的受激布里渊散射增强装置的示意图；

附图4是本发明的实施例四的受激拉曼散射增强装置的示意图。

在上述的附图中，1表示激励光光源，2整形透镜，3表示二向色镜，5表示受激布里渊和受激拉曼散射介质，6-7表示全反射镜，9表示半透半反镜，10表示探测器，8表示信号光光源。

具体实施方式

在进行本发明具体实施例的详细解说之前，我们先明确一下受激布里渊散射和受激拉曼散射的发生方向，受激布里渊散射属于后向散射，而受激拉曼散射则是前向散射。

在说明了它们发生方向的情况下，下面将在结合附图1的基础上详细描述本发明的实施例一，在该实施例中，其中信号光与激励光在受激布里渊散射介质5内部以非零角度相交，该装置包括：激励光光源1，整形透镜2，二向色镜3，受激布里渊散射介质5，全反射镜6-7，探测器10，信号光光源8，半透反射镜9，它们的设置关系为：激励光光源1，整形透镜2，受激布里渊散射介质5和全反射镜6沿光路顺序依次设置，信号光光源8发出的信号光顺次经过半透半反镜9和二向色镜3进入受激布里渊散射介质5，在受激布里渊散射介质中与激励光以非零角度相交，从受激布里渊散射介质5透射的激励光被全反射镜6反射到全反射镜7上，然后被全反射镜7反射到二向色镜3上，二向色镜3对于信号光透射而对于激励光反射，入射到二向色镜3上的激励光被二向色镜3以与信号光同光路的形式反射到受激布里渊散射介质5内，而后向的受激布里渊散射光穿过二向色镜3入射到半透半反镜9上，由半透半反镜9反射到探测器10上。

下面结合附图2来说本发明的实施例二，在该实施例中，信号光与激励光在受激拉曼散射介质5中以非零角度相交，该装置包括：激励光光源1，整形透镜2，二向色镜3，受激拉曼散射介质5，全反射镜6-7，探测器10，信号光光源8，它们的设置关系为：激励光光源1，整形透镜2，受激拉曼散射介质5和全反射镜6沿光路顺序依次设置，信号光光源8发出的信号光顺次经过二向色镜3进入受激拉曼散射介质5，在受激拉曼散射介质中与激励光以非零角度相交，从受激拉曼散射介质5透射的激励光被全反射镜6反射到全反射镜7上，然后被全反射镜7反射到二向色镜3上，二向色镜3对于信号光透射而对于激励光反射，入射到二向色镜3上的激励光被二向色镜3以与信号光同光路的形式反射到受激拉曼散射介质5内，而前向的受激拉曼散射光在穿过受激拉曼散射介质后直接入射到探测器10上。

下面结合附图3来说明本发明的实施例三，在该实施例中，其中信号光与激励光在受激布里渊散射介质5内部以非零角度相交，该装置包括：激励光光源1，整形透镜2，受激布里渊散射介质5，全反射镜6-7，探测器10，信号光光源8，半透反射镜9，它们的设置关系为：激励光光源1，整形透镜2，受激布里渊散射介质5和全反射镜6沿光路顺序依次设置，信号光光源8发出的信号光顺次经过半透半反镜9进入受激布里渊散射介质5，在受激布里渊散射介质中与激励光以非零角度相交，从受激布里渊散射介质5透射的激励光被全反射镜6反射到全反射镜7上，然后被全反射镜7以与信号光同光路但传播方向相反的形式反射到受激布里渊散射介质5内，而后向的受激布里渊散射光入射到半透半反镜9上，由半透半反镜9反射到探测器10上。

下面结合附图4来说明本发明的第四实施例，在该实施例中，信号光与激励光在受激拉曼散射介质5中以非零角度相交，该装置包括：激励光光源1，整形透镜2，二向色镜3，受激拉曼散射介质5，全反射镜6，探测器10，信号光光源8，它们的设置关系为：激励光光源1，整形透镜2，受激拉曼散射介质5和全反射镜6沿光路顺序依次设置，信号光光源8发出的信号光直接进入受激拉曼散射介质5，在受激拉曼散射介质中与激励光以非零角度相交，从受激拉曼散射介质5透射的激励光被全反射镜6反射到二向色镜3上，然后被二向色镜3以与信号光同光路但是传播方向相反的形式反射到受激拉曼散射介质5内，而前向的受激拉曼散射光在穿过二向色镜后直接入射到探测器10上，其中二向色镜3对于信号光透射而对于激励光反射。

下面对于上述实施例的工作原理及过程进行详细的描述，由于受激布里渊和受激拉曼散射的发生与检测属于本领域所公知的技术，所以对于此部分不再进行详细的描述，下面描述的重点在于激励光的光路上，对于实施例一来说，当激励光与信号光在介质中首次相交时，激励光对信号光进行放大，剩余的激励光则经由全反射镜6和7入射到二向色镜3上，由于二向色镜3对于激励光是反射的，并且是与信号光同光路的形式进行反射，这就是使得剩余的激励光再次入射受激布里渊和受激拉曼散射介质中是与信号光同轴进行相互作用的，这种方式不仅使得剩余的激励光再次得到充分利用，并且再次利用时改变了先前交叉的方式，而是变成了同轴的方式，很显然，同轴的方式相交面积更大，作用时间更长，从而使得激励光得到非常充分的利用。

对于实施例二来说，其原理与实施例一类似，区别仅在于此处发生的是前向的受激拉曼散射，所以探测器10可直接接收前向的受激拉曼散射。

对于实施例三来说，剩余的激励光由反射镜6和反射镜7以与信号光同光路但是传播方向相反的形式入射到受激散射介质内，这种方式省去了二向色镜，结构上更加简单，同时由于是后向的布里渊散射，所以相对于实施例一来说，探测器的接收位置并未发生变化。与实施例一类似，使得剩余的激励光再次入射受激布里渊和受激拉曼散射介质中是与信号光同轴进行相互作用的，这种方式不仅使得剩余的激励光再次得到充分利用，并且再次利用时改变了先前交叉的方式，而是变成了同轴的方式，很显然，同轴的方式相交面积更大，作用时间更长，从而使得激励光得到非常充分的利用。

对于实施例四来说，其原理与实施例三基本是一致的，区别仅在于该实施例为受激拉曼散射，所以使用二向色镜3替代了实施例三中的全反射镜7，以使得前向传播的受激拉曼散射信号光入射到探测器10上，很显然，这种同轴的方式相交面积更大，作用时间更长，从而使得激励光得到非常充分的利用。

上述的四个实施例分别以不同的散射和构造形式说明了本发明的受激散射增强装置，无论是哪种形式均使得激励光以与信号光同轴相交的方式得到再次的充分利用，上述的说明书是在结合具体的实施例基础上进行的，但是应该意识到，上述实施例并不是对于本发明保护范围的限定，任何的本领域技术人员可预知的变形均处于本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种交叉受激散射增强装置，该装置包括：激励光光源(1)，整形透镜(2)，受激散射介质(5)，第一全反射镜(6)，信号光光源(8)，半透半反镜(9)、第二全反射镜(7)和二向色镜(3)，其特征在于：它们的设置关系为：激励光光源(1)，整形透镜(2)，受激散射介质(5)和第一全反射镜(6)沿光路顺序依次设置，信号光光源(8)发出的信号光进入受激散射介质(5)，在受激散射介质(5)中与激励光以非零角度相交，从受激散射介质(5)透射的激励光被第一全反射镜(6)反射到第二全反射镜(7)上，然后被第二全反射镜(7)反射到二向色镜(3)上，入射到二向色镜(3)的激励光以与信号光同光路同方向的形式反射到受激散射介质(5)内，而剩余的激励光穿过二向色镜(3)入射到半透半反镜(9)上，再由半透半反镜(9)反射到探测器(10)上，此时激励光与信号光同轴进行相互作用，相较于交叉的方式，同轴的方式相交面积更大，作用时间更长，从而使得激励光得到充分的利用。

2.一种交叉受激散射增强装置，该装置包括：激励光光源(1)，整形透镜(2)，受激散射介质(5)，第一全反射镜(6)，信号光光源(8)，第二全反射镜(7)和二向色镜(3)，其特征在于：它们的设置关系为：激励光光源(1)，整形透镜(2)，受激散射介质(5)和第一全反射镜(6)沿光路顺序依次设置，信号光光源(8)发出的信号光进入受激散射介质(5)，在受激散射介质(5)中与激励光以非零角度相交，从受激散射介质(5)透射的激励光被第一全反射镜(6)反射到第二全反射镜(7)上，然后被第二全反射镜(7)反射到二向色镜(3)上，剩余的激励光以与信号光同光路同方向的形式反射到受激散射介质(5)内，激励光在穿过受激散射介质(5)后直接入射到探测器(10)上，此时激励光与信号光同轴进行相互作用，相较于交叉的方式，同轴的方式相交面积更大，作用时间更长，从而使得激励光得到充分的利用。

3.一种交叉受激散射增强装置，该装置包括：激励光光源(1)，整形透镜(2)，受激散射介质(5)，第一全反射镜(6)，信号光光源(8)，半透半反镜(9)、第二全反射镜(7)，其特征在于：它们的设置关系为：激励光光源(1)，整形透镜(2)，受激散射介质(5)和第一全反射镜(6)沿光路顺序依次设置，信号光光源(8)发出的信号光进入受激散射介质(5)，在受激散射介质(5)中与激励光以非零角度相交，从受激散射介质(5)透射的激励光被第一全反射镜(6)反射到第二全反射镜(7)上，然后被第二全反射镜(7)以与信号光同光路反方向的形式反射到受激散射介质(5)内，然后从受激散射介质(5)透射的激励光入射到半透半反镜(9)上，由半透半反镜(9)反射到探测器(10)上，此时激励光与信号光同轴进行相互作用，相较于交叉的方式，同轴的方式相交面积更大，作用时间更长，从而使得激励光得到充分的利用。

4.一种交叉受激散射增强装置，该装置包括：激励光光源(1)，整形透镜(2)，受激散射介质(5)，第一全反射镜(6)，信号光光源(8)，二向色镜(3)，其特征在于：它们的设置关系为：激励光光源(1)，整形透镜(2)，受激散射介质(5)和第一全反射镜(6)沿光路顺序依次设置，信号光光源(8)发出的信号光进入受激散射介质(5)，在受激散射介质(5)中与激励光以非零角度相交，从受激散射介质(5)透射的激励光被第一全反射镜(6)反射到二向色镜(3)上，然后被二向色镜(3)以与信号光同光路反方向的形式反射到受激散射介质(5)内，而受激信号光在穿过二向色镜(3)后直接入射到探测器(10)上，此时激励光与信号光同轴进行相互作用，相较于交叉的方式，同轴的方式相交面积更大，作用时间更长，从而使得激励光得到充分的利用。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的交叉受激散射增强装置，其特征在于：所述的受激散射为受激拉曼散射。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的交叉受激散射增强装置，其特征在于：所述的受激散射为受激布里渊散射。

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