一种水平导轨泵浦双向受激散射同时发生增强装置及方法

摘要

一种水平导轨泵浦双向受激散射同时发生增强装置，其特征在于：包括沿光路依次设置的信号光源(1)，二向色镜(2)，第一后向散射信号光的半透半反镜(4)，第一前向散射信号光的半透半反镜(5)，椭圆形散射介质容器(10)，第二前向散射信号光半透半反镜(5)，第二后向散射信号光半透半反镜(4)，以及前向散射信号光探测器(11)，其中二向色镜(2)的反射方向设置有后向散射信号光探测器(3)，还包括在邻近椭圆形散射介质容器的位置上设置的水平导轨(7)，水平导轨(7)上设置有可沿水平导轨水平移动的泵浦光源(6)，所述泵浦光源(6)的俯仰角可以任意调节。

说明书

技术领域

本发明涉及一种散射容器及利用该容器进行散射的方法，属于光学技术领域。

背景技术

现有技术中的受激散射一般包括前向散射和后向散射两种，其中针对每种散 射设计了不同的光学设计，以便进行增强受激散射信号的接收和分析，但是，很 多时候我们需要同时进行前后两个方向的散射测量，以对实验数据进行有效分析， 此时，为了完成这样的工作，就需要分别进行两次实验，设计两个不同的光路， 导致时间成本增加非常大，并且，对于单独进行的前向散射和后向散射，分别都 具有的缺陷主要集中在两点上，第一点是在泵浦光强不是特别大时，产生的受激 散射信号光异常小，此时就需要使用高灵敏度的仪器来进行受激信号光的分析， 例如ICCD，这种仪器价格昂贵，并且操作环境要求较高，如果想使用成本低的 信号分析仪器，那么就需要使用大功率的激光器，但是大功率的激光器成本更高； 第二点是泵浦光和信号光的交叉角度不能调整，现有技术中有能够调节的，但是 对于双向散射均能调节的却没有，特别是对于前向和后向双向可调节角度的基本 上没有，这就大大限制了实验的灵活性。

发明内容

本发明就是针对上述问题提出来的，提供了一种水平导轨泵浦双向受激散射 同时发生增强装置及方法，使用本发明的装置和方法，通过椭圆形容器腔即可实 现泵浦光对双向散射光的同时多次泵浦，通过泵浦源的水平运动即可实现泵浦光 与前后向双向散射信号光交叉角度的调节和改变，从而使得实验过程的灵活性得 到极大提高。

为解决上述问题，根据本发明的一实施例，提供了一种水平导轨泵浦双向受 激散射同时发生增强装置，包括沿光路依次设置的信号光源(1)，二向色镜(2)， 第一后向散射信号光的半透半反镜(4)，第一前向散射信号光的半透半反镜(5)， 椭圆形散射介质容器(10)，第二前向散射信号光半透半反镜(5)，第二后向散 射信号光半透半反镜(4)，以及前向散射信号光探测器(11)，其中二向色镜(2) 的反射方向设置有后向散射信号光探测器(3)，还包括在邻近椭圆形散射介质容 器的位置上设置的水平导轨(7)，水平导轨(7)上设置有可沿水平导轨水平移 动的泵浦光源(6)，所述泵浦光源(6)的俯仰角可以任意调节。

根据本发明的一实施例，所述信号光源和所述泵浦光源均为激光器，并且两 者的光具有相干性。

根据本发明的一实施例，所述第一和第二半透半反镜(4，5)对信号光源(1) 发出的信号光全部透射，对于前向散射信号和后向散射信号光均半透半反，同时， 第二半透半反镜(4，5)对于信号光源(1)发出的信号光还具有全反射作用。

根据本发明的一实施例，所述水平导轨(7)的水平方向平行于信号光源的 出射光轴，水平导轨位于椭圆形散射介质容器的上边或下边。

根据本发明的一实施例，所述椭圆形散射介质容器在非水平导轨的一侧涂覆 反射层，泵浦光源(6)在水平导轨(7)的可移动范围内均可将泵浦光入射到椭 圆形散射介质容器内部并穿过椭圆形的焦点。

根据本发明的一实施例，提供了一种进行双向受激散射的方法，其特征在 于：信号光源(1)发出的信号光通过二向色镜(2)后通过第一半透半反镜(4， 5)之后进入椭圆形散射介质容器(10)内部先后通过椭圆形散射介质容器的两 个焦点，之后通过第二个半透半反镜(4，5)之后，前向散射光入射到前向散射 光探测器(11)上，后向散射光向后经由第一半透半反镜(4，5)之后经由二向 色镜反射入射到后向散射光探测器(3)上，前向散射和后向散射在入射到光探 测器之前均由于半透半反镜的反射作用，在椭圆形散射介质容器内的光路上会进 行一定的振荡运动，该振荡过程中会至少两次与泵浦光进行相交从而从泵浦光中 获得更多的能量，而泵浦光源(6)可在水平轨道上沿轨道在水平方向上左右移 动，并且调节其俯仰角，实现既能让泵浦光通过椭圆形散射介质容器的焦点，并 且还能够调节泵浦光与信号光之间的夹角，从而实现前后散射的同时增强。

根据本发明的一实施例，所述信号光源和所述泵浦光源均为激光器，并且两 者的光具有相干性。

根据本发明的一实施例，所述第一和第二半透半反镜(4，5)对信号光源(1) 发出的信号光全部透射，对于前向散射信号和后向散射信号光均半透半反，同时， 第二半透半反镜(4，5)对于信号光源(1)发出的信号光还具有全反射作用。

根据本发明的一实施例，所述水平导轨(7)的水平方向平行于信号光源的 出射光轴，水平导轨位于椭圆形散射介质容器的上边或下边。

根据本发明的一实施例，非水平导轨的一侧涂覆反射层，泵浦光源(6)在 水平导轨(7)的可移动范围内均可将泵浦入射到椭圆形散射介质容器内部并穿 过椭圆形的焦点。

附图说明

附图1是本发明的双向散射同时发生增强的装置示意图；

其中1表示信号光源，2表示二向色镜，3和11表示光探测器，4和5分 别表示前向散射信号光和后向散射信号光的半透半反镜，6表示泵浦光源，7表 示水平导轨，8和9表示椭圆形的焦点，10表示椭圆形的散射介质容器。

具体实施方式

下面将在结合附图的基础上详细描述本发明的单泵浦源双向受激散射同时 发生增强的装置。

本发明的水平导轨泵浦双向受激散射同时发生增强装置的示意图如图1所 示，该装置包括沿光路依次设置的信号光源1，二向色镜2，第一后向散射信号光 的半透半反镜4，第一前向散射信号光的半透半反镜5，椭圆形散射介质容器10， 第二前向散射信号光半透半反镜5，第二后向散射信号光半透半反镜4，以及前 向散射信号光探测器11，其中二向色镜的反射方向设置有后向散射信号光探测 器3，还包括在邻近椭圆形散射介质容器的上侧或下侧位置上设置的水平导轨7， 水平导轨7上设置有可沿水平导轨水平移动的第一泵浦光源6和第二泵浦光源6。

其中信号光源1和两个泵浦光源6分别为激光光源，并且这三个激光光源具 有一定相干性，为达到两者的相干性，可使用同一种子光源分别为上述三个激光 光源提供种子源。一般情况下，泵浦光源的功率和能量要大于信号光源的功率， 两个光源的带宽可根据所选用的介质做出适当选择，这属于受激散射中公知的技 术，在此不做赘述。二向色镜2能够将信号光与后向受激散射光进行区分，其允 许信号光通过进入椭圆形散射介质容器10，并且将后向散射信号光反射到后向 散射信号光探测器3，第一和第二前后向散射信号光半透半反镜4和5分别用于 在使得前后想散射信号光在介质容器内形成一定的振荡从而进一步获得增强效 果。其中半透半反镜4和5对信号光源1发出的信号光全部透射，对于前向散射 信号和后向散射信号光均半透半反，同时，第二半透半反镜4和5对于起始的信 号光还具有全反射作用，对于由二向色镜2透射的信号光入射到椭圆形散射介质 容器10的内部并穿过椭圆形散射介质容器10的第一和第二焦点8，9。前向散 射光信号探测器用于接收前向散射信号光。水平导轨7的水平方向平行于信号光 源的出射光轴，水平导轨位于椭圆形散射介质容器的上侧或下侧，椭圆形散射介 质容器10在相对于水平导轨的另外一侧表面涂以反射层，处于水平导轨7上的 泵浦光源6的俯仰角是可调节的，也即无论泵浦光源6在水平导轨上移动到任何 位置，通过其俯仰角的调节均可实现泵浦光入射进入椭圆形散射介质容器后均能 通过椭圆形的焦点。

下面将本发明的单泵浦源双向受激散射同时发生增强的方法进行说明。由信 号光源1发出的信号光通过二向色镜2后通过半透半反镜4和5之后进入椭圆形 散射介质容器10内部先后通过椭圆形散射介质容器的两个焦点，之后通过第二 个半透半反镜4和5之后，前向散射光入射到光探测器11上，后向散射光向后 经由第一半透半反镜4和5之后经由二向色镜反射入射光探测器3上，前向散射 和后向散射在入射到光探测器之前均由于半透半反镜的反射作用，在椭圆形散射 介质容器内的光路上会进行一定的振荡运动，该振荡过程中会多次与泵浦光进行 相交从而从泵浦光中获得更多的能量，而泵浦光源6由于可在水平轨道上沿轨道 在水平方向上左右移动，并且其俯仰角可以任意调节，所以通过这两个参数的调 节可以实现既能让泵浦光通过椭圆形散射介质容器的焦点，并且还能够调节泵浦 光与信号光之间的夹角，当泵浦光进入到椭圆形散射介质容器之后，由于椭圆形 散射介质容器在另外一侧均涂覆有反射层，所以经过椭圆形第一焦点的泵浦光之 后必定会被椭圆形散射介质容器的表面的反射层进行反射并再次通过另外一个 焦点，这样，泵浦光至少可以两次通过两个焦点，也就可以多次的与信号光发生 相互作用，并且其无论其传播方向如何，其必定会前向或/和后向散射信号光进 行放大，从而实现前后散射的同时增强。

以上是以泵浦光源为两个进行说明，当然，如果泵浦源为一个也是可以的。

以上只是针对该发明的具体说明，但是并不能理解为对本发明的限制。本领 域技术人员预知的变形均处于本发明的保护范围内。