基于非线性光学谐波的相位放大方法、系统及测试方法与流程

技术特征：
1.一种基于非线性光学谐波的相位放大方法，其特征在于，对基准光进行偏振分束，获得具有不同偏振态的光束a和光束b，光束a和光束b均经过m次倍频后进行合束后干涉，获得光束a和光束b分别经过2
m
次谐波后的合束干涉光，使得干涉光的相位为基准光的2
m
倍。2.如权利要求1所述的基于非线性光学谐波的相位放大方法，其特征在于，偏振分束后的光束a和光束b传播路径相同。3.如权利要求1所述的基于非线性光学谐波的相位放大方法，其特征在于，经过n次谐波后的合束光的光场为：e
nl
(nω)=e1'(nω) e
inφ(ω) iδφ(nω)
e2'(nω)；经过n次谐波后的合束光的干涉强度分布为：i(nω){1 cos[nφ(ω) δφ(nω)]}；其中，e
nl
(nω)表示基准光偏振分束后的光束a和光束b分别经过n次谐波后的合束光的光场，e1'(nω)表示光束a经过n次谐波后的光场，e2'(nω)表示光束b经过n次谐波后的光场；φ(ω)表示光束a和光束b之间的相位差；δφ(nω)为光束a和光束b分别经过n次谐波后的相位偏置参数，e表示自然常数，i表示虚数；i(nω)为偏振分束后的光经过n次谐波后的光强。4.一种基于非线性光学谐波的相位放大系统，其特征在于，用于实现如权利要求1或3所述的基于非线性光学谐波的相位放大方法，所述系统包括：偏振分束合束装置、倍频模块和干涉模块；偏振分束合束装置用于接收基准光，并对基准光进行偏振后分束，形成光束a和光束b；倍频模块设置在光束a和光束b的传播路径上，用于对光束a和光束b进行倍频处理，光束a和光束b倍频次数相同；干涉模块用于接收经过倍频处理后的光束a和光束b，并进行偏振干涉。5.如权利要求4所述的基于非线性光学谐波的相位放大系统，其特征在于，光束a和光束b的传播路径相同，多个倍频模块顺序设置在光路上。6.如权利要求4所述的基于非线性光学谐波的相位放大系统，其特征在于，偏振分束合束装置包括：半波片（2）、偏振分束器（3）、第一四分之一波片（4）、第一反射镜（5）、第二四分之一波片（7）和第二反射镜（8）；半波片（2）设置在偏振分束器（3）的入射端，用于调节偏振分束器（3）的分光功率比例；偏振分束器（3）用于对经过半波片（2）调整偏振后的光束进行偏振分束；第一反射镜（5）设置在设置在偏振分束器（3）的反射光传播路径上，第一四分之一波片（4）设置在第一反射镜（5）的入射面，第一四分之一波片（4）用于调节偏振分束器（3）的反射光偏振；第一反射镜（5）用于反射经过第一四分之一波片（4）的光；第二反射镜（8）设置在偏振分束器（3）的透射光传播路径上，第二四分之一波片（7）设置在第二反射镜（8）的入射面；第二四分之一波片（7）用于调节偏振分束器（3）的透射光偏振，使经过第二反射镜（8）反射的光在偏振分束器（3）上反射。7.如权利要求5所述的基于非线性光学谐波的相位放大系统，其特征在于，偏振分束合束装置还包括位移台（6）和压电陶瓷（9）；位移台（6）用于承载第一反射镜（5），位移台（6）滑动安装；半波片（2）、偏振分束器（3）、第一四分之一波片（4）、第一反射镜（5）、位移台（6）、第二
四分之一波片（7）、第二反射镜（8）和压电陶瓷（9）组合成偏振分束迈克尔逊干涉仪，位移台（6）用于校正偏振迈克尔逊干涉仪的臂差；压电陶瓷（9）设置在第二反射镜（8）的背面，用于扫描偏振迈克尔逊干涉仪的臂差。8.如权利要求4所述的基于非线性光学谐波的相位放大系统，其特征在于，干涉模块包括小孔单元（29）和第一偏振器（30）；小孔单元（29）位于光路上最后一个倍频模块的出光方向上，第一偏振器（30）用于接收经过小孔单元（29）的出射光并进行偏振干涉后输出。9.如权利要求4所述的基于非线性光学谐波的相位放大系统，其特征在于，还包括激光器（1），激光器（1）用于发射基准光；倍频模块包括：第一聚焦透镜（14）、二向色镜（15）、双色偏振分束器（16）、双色半波片（17）、第三反射镜（18）、周期性极化铌酸锂晶体（19）、第四反射镜（20）和第一准直透镜（21）；第一聚焦透镜（14）设置在二向色镜（15）的入射方向上，第一聚焦透镜（14）用于对入射光进行聚焦，使得聚焦后的光束透射在二向色镜（15）的入射面；双色偏振分束器（16）设置在二向色镜（15）的透射方向上，第一准直透镜（21）设置在二向色镜（15）的反射方向上；双色半波片（17）和第三反射镜（18）顺序设置在双色偏振分束器（16）的透射光出射方向上，第四反射镜（20）设置在双色偏振分束器（16）的反射光出射方向上；周期性极化铌酸锂晶体（19）设置在第三反射镜（18）和第四反射镜（20）之间；双色偏振分束器（16）出射的透射光经过双色半波片（17）调节偏振态后被第三反射镜（18）反射到周期性极化铌酸锂晶体（19）进行倍频处理，然后被第四反射镜（20）反射回到双色偏振分束器（16），经双色偏振分束器（16）反射回到二向色镜（15）；双色偏振分束器（16）出射的反射光被第四反射镜（20）反射到周期性极化铌酸锂晶体（19）进行倍频处理，再经第三反射镜（18）投射到双色半波片（17）调节偏振态后经双色偏振分束器（16）透射回到二向色镜（15）；经双色偏振分束器（16）投射到二向色镜（15）的光束被反射到第一准直透镜（21）进行准直处理；或者，倍频模块包括沿光传播方向顺序设置的第二聚焦透镜（25）、β硼酸钡晶体（26）、第二准直透镜（27）和带通滤波片（28），入射光经过第二聚焦透镜（25）聚焦后经过β硼酸钡晶体（26）倍频处理，然后再经过第二准直透镜（27）准直后投射到带通滤波片（28）进行空间滤波。10.一种基于非线性光学谐波的相位放大系统测试方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、搭建如权利要求4-9任一项所述的基于非线性光学谐波的相位放大系统；s2、沿着光路光传播方向，在各倍频模块的入射端设置测试位置；s3、测试经过干涉模块的干涉光的相位，并测试各测试位置处的光束偏振干涉后的相位；对测试位置处进行测试时，在测试位置设置测试用反射镜，在测试用反射镜的出光方向上顺序设置测试用偏振器和测试用光功率计，测试用偏振器用于对测试用反射镜反射后的光束a和光束b进行偏振干涉，测试用光功率计用于测量经过测试用偏振器的干涉光的功率和相位。

技术总结
基于非线性光学谐波的相位放大方法、系统及测试方法，其中基于非线性光学谐波的相位放大方法，对基准光进行偏振分束，获得具有不同偏振态的光束a和光束b，光束a和光束b均经过m次倍频后进行干涉，获得干涉光，使得干涉光的相位为基准光的2


技术研发人员：李银海 周志远 史保森
受保护的技术使用者：安徽鲲腾量子科技有限公司
技术研发日：2022.11.24
技术公布日：2022/12/30