[发明专利]实现不同阶次多波混频间的共存和相互作用的测量方法

摘要

本发明公开了一种实现任意能级不同阶次多波混频间的共存和相互作用的方法。两束独立的连续光或脉冲光由偏振分束片PBS分别分为两束光，再利用棱镜和可移动的全反镜将垂直偏振光束反射回原光路，从而得到新的两束光，移动全反镜R可改变光束的相对延时τ，从而改变相位差。这分出的四光束加上另一束频率为ω₄的连续光或脉冲光k₄光束，总共得到k₂、k₂′、k₃、k₃′和k₄五个入射光束。它们的入射方向在空间上相互满足0.3°小夹角的波矢相位匹配条件，与反向传播的k₁光束汇聚于铷样品池上。在选择适当的泵浦场强度和特定的激光束形成“方形盒”空间配置情况下，可以产生出同方向共存的四波混频、六波混频和八波混频信号，也可产生不同角度出射的FWM和SWM。

主权项

1.实现不同阶次多波混频间的共存和相互作用的测量方法，其特征在于，包括下列步骤：1)首先设置入射频率为ω₁、ω₂、ω₃和ω₄的四束独立的连续光或脉冲光源；并在光路上设置半波片、偏振分束片、全反镜、复位镜、可移动的全反棱镜和凸透镜；2)入射频率为ω₁的光束经过一个半波片P5和偏振分束片PBS1分为两束光，其中分出的一束水平偏振光由PBS1射出后得到频率为ω₁的k₁光束；3)入射频率为ω₂的光束经过半波片P4和偏振分束片PBS5分为两束光，其中分出的一束垂直偏振光反射至全反镜M6，然后由全反镜M6反射至全反镜M5后再反射，之后经复位镜FM3反射至可移动的全反棱镜P，经全反棱镜P和复位镜FM2反射，并经凸透镜L2汇聚后入射至全反镜M4，经全反镜M4反射后得到频率为ω₂的光束；偏振分束片PBS5分出的另一束水平偏振光则穿过半波片P3后变为垂直偏振光，经凸透镜L2汇聚后入射至全反镜M4，经全反镜M4反射得到频率也为ω₂的k₂光束；4)入射频率为ω₃的线偏振光束经过一个半波片P1和偏振分束片PBS4，分为两束光，分别为垂直偏振光和水平偏振光。垂直偏振光由偏振分束片PBS4反射至全反镜M1，然后由全反镜M1反射至全反镜M2再反射，并经凸透镜L1汇聚后入射至全反镜M3，经全反镜M3反射后得到频率为ω₃的光束；PBS4分出的另一束水平偏振光通过半波片P2后变为垂直偏振光，经过凸透镜L1汇聚后入射至全反镜M3，经全反镜M3反射得到频率为ω₃的k₃光束；5)入射频率为ω₄的光束经过一个半波片P6和偏振分束片PBS3分为两束光，其中分出的一束水平偏振光穿过半波片P7后变为垂直偏振光，入射至全反镜M7，经全反镜M7反射得到频率为ω₄的k₄光束；6)光束和k₂光束都包含频率ω₂，其中光束比k₂光束相对延时τ₂；和k₃光束都包含频率ω₃，移动全反镜M1可改变和k₃光的相对延时τ₃；7)上述过程得到了k₂、k₃、和k₄五个光束，它们的入射方向在空间上相互满足小于0.3°夹角的波矢相位匹配条件，与反向传播的k₁光束汇聚于铷样品池上，产生出的水平偏振的四波混频FWM、六波混频SWM、八波混频EWM信号出射方向相对于k₁光束的方向有一个小于0.3°夹角，从而实现任意能级不同阶次多波混频间的共存和相互作用。