CN109443698B - 一种直接成像受激布里渊散射瞬态光栅结构的系统装置 - Google Patents

一种直接成像受激布里渊散射瞬态光栅结构的系统装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直接成像受激布里渊散射瞬态光栅结构的系统装置，包括水平偏振光发射系统、λ/4波片、反射镜一、受激布里渊散射瞬态光栅形成系统、光能量计和光参量放大成像光路系统，本发明采用光参量放大成像技术直接探测水中的受激布里渊散射瞬态光栅，重点探测水中产生受激布里渊散射后水的折射率调制分布和超声光栅非均匀分布，验证现有的受激布里渊散射瞬态光栅模型的准确性。通过飞秒时间分辨率成像系统探测受激布里渊散射瞬态光栅结构，得到受激布里渊散射瞬态超声光栅结构图像，进一步分析得到准确的光栅结构模型。

Description

一种直接成像受激布里渊散射瞬态光栅结构的系统装置
技术领域
本发明涉及一种探测瞬态光栅结构的方法，具体涉及一种直接成像受激布里渊散射瞬态光栅结构的系统装置。
背景技术
受激布里渊散射在水下探测及遥感领域有广阔应用前景，但其作用机理有关报道并不多，且无法解释许多实验结果。目前有关受激布里渊散射的物理机制研究基本上都是围绕求解简化后的非线性耦合波方程组的数值解来分析和解释一些基本规律，而对散射过程中存在的微观机理和结构缺少相应的探测方法。
发明内容
本发明所要解决的问题是：提供一种直接成像受激布里渊散射瞬态光栅结构的系统装置，采用光参量放大成像技术直接探测水中的受激布里渊散射瞬态光栅，重点探测水中产生受激布里渊散射后水的折射率调制分布和超声光栅非均匀分布，验证现有的受激布里渊散射瞬态光栅模型的准确性。
本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种直接成像受激布里渊散射瞬态光栅结构的系统装置，包括水平偏振光发射系统、λ/4波片、反射镜一、受激布里渊散射瞬态光栅形成系统、光能量计和光参量放大成像光路系统；
所述水平偏振光发射系统发出水平偏振光，所述水平偏振光经过λ/4波片后偏振方向旋转45度，然后经过反射镜一的反射作用进入到受激布里渊散射瞬态光栅形成系统中激发形成受激布里渊散射瞬态光栅，然后产生后向的受激布里渊散射光谱，后向受激布里渊散射光依次通过λ/4波片、水平偏振光发射系统最后入射到光能量计上；
所述光参量放大成像光路系统包括双路光束发射系统、反射镜二、λ/2波片二、反射镜三、KTP倍频晶体、非共线光参量放大晶体、反射系统、挡光板一、挡光板二、成像透镜一、成像透镜二、反射镜四、成像透镜三和CCD,所述双路光束发射系统中发出两路光，一路光经过三倍频晶体后改变光束波长，再经过反射镜二、λ/2波片二和反射镜三入射到形成的受激布里渊散射瞬态光栅后依次经过反射镜四、成像透镜一、成像透镜二和非共线光参量放大晶体最后打到挡光板一上；另一路光经过KTP倍频晶体后改变光束波长，经过反射系统的反射作用后，入射到非共线光参量放大晶体上，出射光线打到挡光板二上；两路光在非共线光参量放大晶体进行参量耦合后产生闲频光，闲频光与另两路光空间分离，入射到成像透镜三上，由CCD接收。
优选的，所述水平偏振光发射系统包括种子注入脉冲Nd:YAG激光器、λ/2波片一和偏振分光镜，所述种子注入脉冲Nd:YAG激光器发射出波长为532nm的激光束,经过λ/2波片一激光偏振方向旋转90度，然后经过偏振分光镜，所述偏振分光镜对水平偏振光高透，对垂直偏振光高反。
优选的，所述受激布里渊散射瞬态光栅形成系统包括凸透镜和装有水的透明玻璃水池，所述凸透镜将反射镜一中反射过来的光束聚焦后进入到透明玻璃水池中，在焦点位置激发受激布里渊散射瞬态光栅。
优选的，所述双路光束发射系统包括飞秒脉冲激光器和分光镜，所述飞秒脉冲激光器发射出1064nm激光光束，经过分光镜分成两路。
优选的，所述反射系统包括反射镜五、反射镜六和反射镜七，进入到反射系统中的光束经过反射镜五反射到反射镜六上，再经过反射镜六的反射作用反射到反射镜七上，最后经过反射镜七反射出反射系统。
与现有技术相比，本发明的优点是：本发明采用光参量放大成像技术直接探测水中的受激布里渊散射瞬态光栅，重点探测水中产生受激布里渊散射后水的折射率调制分布和超声光栅非均匀分布，验证现有的受激布里渊散射瞬态光栅模型的准确性。通过飞秒时间分辨率成像系统探测受激布里渊散射瞬态光栅结构，得到受激布里渊散射瞬态超声光栅结构图像，进一步分析得到准确的光栅结构模型，探测结果将对解决目前受激布里渊散射激光雷达的探测深度和探测精度问题具有潜在的应用价值。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明的系统原理图；
附图标注：种子注入脉冲Nd：YAG激光器01、λ/2波片一02、偏振分光镜03、λ/4波片04、反射镜一05、凸透镜06、受激布里渊散射瞬态光栅07、光能量计08、飞秒脉冲激光器09、分光镜10、KTP倍频晶体11、反射镜二12、λ/2波片二13、反射镜三14、反射镜四15、成像透镜一16、成像透镜二17、非共线光参量放大晶体18、反射镜五19、反射镜六20、反射镜七21、挡光板二22、成像透镜三23、CCD24、挡光板一25。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明的具体实施例如图1所示，一种直接成像受激布里渊散射瞬态光栅结构的系统装置，包括水平偏振光发射系统、λ/4波片04、反射镜一05、受激布里渊散射瞬态光栅形成系统、光能量计08和光参量放大成像光路系统；
水平偏振光发射系统发出水平偏振光，水平偏振光经过λ/4波片后偏振方向旋转45度，然后经过反射镜一的反射作用进入到受激布里渊散射瞬态光栅形成系统中激发形成受激布里渊散射瞬态光栅，然后产生后向的受激布里渊散射光谱，后向受激布里渊散射光依次通过λ/4波片、水平偏振光发射系统最后入射到光能量计上；
光参量放大成像光路系统包括双路光束发射系统、反射镜二12、λ/2波片二13、反射镜三14、KTP倍频晶体11、非共线光参量放大晶体18、反射系统、挡光板一、挡光板二、成像透镜一16、成像透镜二17、反射镜四15、成像透镜三和CCD,双路光束发射系统中发出两路光，一路光经过三倍频晶体后改变光束波长，再经过反射镜二、λ/2波片二和反射镜三入射到形成的受激布里渊散射瞬态光栅后依次经过反射镜四、成像透镜一、成像透镜二和非共线光参量放大晶体最后打到挡光板一25上；另一路光经过KTP倍频晶体11后改变光束波长，经过反射系统的反射作用后，入射到非共线光参量放大晶体18上，出射光线打到挡光板二22上；两路光在非共线光参量放大晶体18进行参量耦合后产生闲频光，闲频光与另两路光空间分离，入射到成像透镜三23上，由CCD24接收。
水平偏振光发射系统包括种子注入脉冲Nd:YAG激光器01、λ/2波片一02和偏振分光镜03，种子注入脉冲Nd:YAG激光器发射出波长为532nm的激光束,经过λ/2波片一激光偏振方向旋转90度，然后经过偏振分光镜，偏振分光镜对水平偏振光高透，对垂直偏振光高反。
受激布里渊散射瞬态光栅形成系统包括凸透镜06和装有水的透明玻璃水池，凸透镜06将反射镜一中反射过来的光束聚焦后进入到透明玻璃水池中，在焦点位置激发受激布里渊散射瞬态光栅07。
双路光束发射系统包括飞秒脉冲激光器09和分光镜10，飞秒脉冲激光器09发射出1064nm激光光束，经过分光镜分成两路。
反射系统包括反射镜五19、反射镜六20和反射镜七21，进入到反射系统中的光束经过反射镜五反射到反射镜六上，再经过反射镜六的反射作用反射到反射镜七上，最后经过反射镜七反射出反射系统。
其中，从飞秒脉冲激光器09发射出1064nm激光光束分为两路后，一路经过KTP倍频晶体11后波长变为532nm ,一路经过三倍频晶体后波长变为355nm。
本发明的有益效果是：本发明采用光参量放大成像技术直接探测水中的受激布里渊散射瞬态光栅，重点探测水中产生受激布里渊散射后水的折射率调制分布和超声光栅非均匀分布，验证现有的受激布里渊散射瞬态光栅模型的准确性。通过飞秒时间分辨率成像系统探测受激布里渊散射瞬态光栅结构，得到受激布里渊散射瞬态超声光栅结构图像，进一步分析得到准确的光栅结构模型，探测结果将对解决目前受激布里渊散射激光雷达的探测深度和探测精度问题具有潜在的应用价值。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。

Claims (5)

1.一种直接成像受激布里渊散射瞬态光栅结构的系统装置，其特征在于：包括水平偏振光发射系统、λ/4波片、反射镜一、受激布里渊散射瞬态光栅形成系统、光能量计和光参量放大成像光路系统；
所述水平偏振光发射系统发出水平偏振光，所述水平偏振光经过λ/4波片后偏振方向旋转45度，然后经过反射镜一的反射作用进入到受激布里渊散射瞬态光栅形成系统中激发形成受激布里渊散射瞬态光栅，然后产生后向的受激布里渊散射光谱，后向受激布里渊散射光依次通过λ/4波片、水平偏振光发射系统最后入射到光能量计上；
所述光参量放大成像光路系统包括双路光束发射系统、反射镜二、λ/2波片二、反射镜三、KTP倍频晶体、非共线光参量放大晶体、反射系统、挡光板一、挡光板二、成像透镜一、成像透镜二、反射镜四、成像透镜三和CCD,所述双路光束发射系统中发出两路光，一路光经过三倍频晶体后改变光束波长，再经过反射镜二、λ/2波片二和反射镜三入射到形成的受激布里渊散射瞬态光栅后依次经过反射镜四、成像透镜一、成像透镜二和非共线光参量放大晶体最后打到挡光板一上；另一路光经过KTP倍频晶体后改变光束波长，经过反射系统的反射作用后，入射到非共线光参量放大晶体上，出射光线打到挡光板二上；两路光在非共线光参量放大晶体进行参量耦合后产生闲频光，闲频光与另两路光空间分离，入射到成像透镜三上，由CCD接收。
2.根据权利要求1所述的一种直接成像受激布里渊散射瞬态光栅结构的系统装置，其特征在于：所述水平偏振光发射系统包括种子注入脉冲Nd:YAG激光器、λ/2波片一和偏振分光镜，所述种子注入脉冲Nd:YAG激光器发射出波长为532nm的激光束,经过λ/2波片一激光偏振方向旋转90度，然后经过偏振分光镜，所述偏振分光镜对水平偏振光高透，对垂直偏振光高反。
3.根据权利要求1所述的一种直接成像受激布里渊散射瞬态光栅结构的系统装置，其特征在于：所述受激布里渊散射瞬态光栅形成系统包括凸透镜和装有水的透明玻璃水池，所述凸透镜将反射镜一中反射过来的光束聚焦后进入到透明玻璃水池中，在焦点位置激发受激布里渊散射瞬态光栅。
4.根据权利要求1所述的一种直接成像受激布里渊散射瞬态光栅结构的系统装置，其特征在于：所述双路光束发射系统包括飞秒脉冲激光器和分光镜，所述飞秒脉冲激光器发射出1064nm激光光束，经过分光镜分成两路。
5.根据权利要求1所述的一种直接成像受激布里渊散射瞬态光栅结构的系统装置，其特征在于：所述反射系统包括反射镜五、反射镜六和反射镜七，进入到反射系统中的光束经过反射镜五反射到反射镜六上，再经过反射镜六的反射作用反射到反射镜七上，最后经过反射镜七反射出反射系统。
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