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原文传递一种全电控双斯托克斯光波长调谐装置和方法

专利名称：	一种全电控双斯托克斯光波长调谐装置和方法
摘要：	本发明公开了一种全电控双斯托克斯光波长调谐装置，包括飞秒激光器(1)、超短脉冲功率及偏振态调节部分、高非线性保偏光子晶体光纤(7)、光纤准直扩束镜(8)、滤光片(9)、双斯托克斯光脉冲时延调节部分以及CARS显微成像系统(18)，利用高非线性保偏光子晶体光纤中的孤子自频移效应产生波长可大范围连续调节的光孤子并将其用作斯托克斯光脉冲，通过电控液晶波片和电控液晶偏振旋转片改变进入高非线性保偏光子晶体光纤的超短脉冲光功率和线偏振方向从而可以实现快轴和慢轴光孤子波长的各自独立灵活调节。本发明增强了CARS显微成像系统激发源的调谐稳定性；实现双斯托克斯波长独立灵活调节，提高CARS显微成像系统的成像速率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津大学
发明人：	江俊峰;刘铁根;张永宁;王双;刘琨;丁振扬;张学智
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201910467591.6
公开号：	CN110186896A
代理机构：	天津市北洋有限责任专利代理事务所
代理人：	李素兰
分类号：	G01N21/65(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	300072 天津市南开区卫津路92号
主权项：	1.一种全电控双斯托克斯光波长调谐装置，其特征在于，该装置包括飞秒激光器(1)、由电控液晶波片(2)、偏振分束棱镜(3)、电控液晶偏振旋转片(4)、扩束镜(5)和光纤耦合镜(6)构成的超短脉冲功率及偏振态调节部分、高非线性保偏光子晶体光纤(7)、光纤准直扩束镜(8)、滤光片(9)、由分束器(10)、反射镜(11)、第一可调空间光延时线(12)、第一二分之一波片(13)、第一合束器(14)、第二可调空间光延时线(15)、第二二分之一波片(16)和第二合束器(17)构成的双斯托克斯光脉冲时延调节部分、以及CARS显微成像系统(18)；其中：飞秒激光器(1)输出超短脉冲，入射至超短脉冲功率及偏振态调节部分；超短脉冲经电控液晶波片(2)后入射至偏振分束棱镜(3)，偏振分束棱镜(3)反射输出的超短脉冲用作CARS显微成像系统的泵浦光脉冲，偏振分束棱镜(3)透射输出的水平线偏振超短脉冲依次经电控液晶偏振旋转片(4)和扩束镜(5)后，入射至光纤耦合镜(6)，光纤耦合镜(6)输出端接高非线性保偏光子晶体光纤(7)；经电控液晶偏振旋转片(4)后透射线偏振超短脉冲的偏振方向随施加于电控液晶偏振旋转片上电压的变化而旋转；高非线性保偏光子晶体光纤(7)输出端经光纤准直扩束镜(8)将光纤传输的光孤子转换成空间光，光纤准直扩束镜(8)输出端经滤光片(9)后入射至双斯托克斯光脉冲时延调节部分；滤光片(9)将高非线性保偏光子晶体光纤(7)输出光信号中的残余泵浦光脉冲滤除后入射至分束器(10)；分束器(10)将快轴孤子和慢轴孤子根据波长的不同而分束，其中波长较短的孤子在合束器处反射，用作CARS显微成像系统的一束斯托克斯光脉冲；而波长较长的孤子在合束器处透射，用作CARS显微成像系统的另一束斯托克斯光脉冲；分束器(10)反射输出的波长较短的斯托克斯光脉冲经反射镜(11)、第一可调空间光延时线(12)和第一二分之一波片(13)入射至第一合束器(14)，与偏振分束棱镜(3)反射的泵浦光脉冲合束后输出至第二合束器(17)；分束器(10)透射输出的波长较长的斯托克斯光脉冲则依次经第二可调空间光延时线(15)和第二二分之一波片(16)入射至第二合束器(17)；第一二分之一波片(13)和第二二分之一波片(16)分别调节两束斯托克斯光脉冲的偏振方向，以实现与泵浦光脉冲的偏振方向相同；第二合束器(17)输出的泵浦光脉冲和波长较长的双斯托克斯光脉冲合束后的光束入射至CARS显微成像系统(18)。 2.一种全电控双斯托克斯光波长调谐方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：飞秒激光器输出超短脉冲入射至电控液晶波片；步骤2：当电控液晶波片所施加的电压变化时，偏振分束棱镜反射输出的竖直线偏振超短脉冲和透射输出的水平线偏振超短脉冲光功率随之变化，其中反射输出的竖直线偏振超短脉冲用作CARS显微成像系统中的泵浦光脉冲；步骤3：经过电控液晶波片和电控液晶偏振旋转片后，进入高非线性保偏光子晶体光纤的超短脉冲光功率和线偏振方向均可灵活调节；步骤4：超短脉冲在高非线性保偏光子晶体光纤7中传输时，由于孤子自频移和光纤双折射效应的影响，产生中心波长随入射超短脉冲光功率和偏振方向变化的快轴孤子和慢轴孤子，这两个孤子即用作CARS显微成像系统中的两束斯托克斯光脉冲；步骤5：利用第一可调空间光延时线和第二可调空间光延时线分别调节两束斯托克斯光脉冲的时间延迟，以实现与泵浦光脉冲的时间重叠；利用第一二分之一波片和第二二分之一波片分别调节两束斯托克斯光脉冲的偏振方向，以实现与泵浦光脉冲的偏振方向相同；步骤6：利用泵浦光脉冲和两束波长不同的斯托克斯光脉冲合束后入射至CARS显微成像系统，以激发待测样品中的CARS信号并实现三维显微成像。
所属类别：	发明专利