CN113495400A - 基于简并四波混频效应的非线性介质多偏振光学标定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于简并四波混频效应的非线性介质多偏振光学标定装置，包括：激光器（1）、第一半波片（2）、第一偏振分光立方体（3）、第一反射镜（4）、第二半波片（5）、第二偏振分光立方体（6）、第三半波片（7）、第二反射镜（8）、第四半波片（9）、第三反射镜（10）、第四反射镜（11）、矢量光产生装置（12）、第三偏振分光立方体（13）、聚焦透镜（14）、非线性光学作用单元（15）、标定记录装置（16）和偏振切换器（17）。本发明通过创新设计多偏振光路结构，使得基于同一激光源同时产生多束泵浦激光束和具有多种偏振态的偏振切换激光束，实现了对非线性介质的多偏振光学标定，具有广阔应用前景。

Description

基于简并四波混频效应的非线性介质多偏振光学标定装置

技术领域

本发明属于非线性光学应用领域，具体涉及一种基于简并四波混频效应的非线性介质多偏振光学标定装置和多偏振光学标定方法。

背景技术

四波混频是一种重要的三阶非线性过程，三束入射光同时与样品相互作用，在满足相位匹配的条件下，产生第四束光，称为四波混频(FWM)信号，若三束入射光频率相等则称为简并四波混频(DFWM)。DFWM是一种高灵敏度、高分辨率、高信噪比的光谱分辨技术。由于生物分子大都是极性分子，因此在偏振激光作用下构成生物组织的分子的排列取向和结构会发生变化，进而影响组织生长和细胞演化的每一个进程，加速了细胞再生和组织生长。通过改变入射光的偏振状态并检测辐射光（非线性光学信号）的偏振和强度，即可探测出分子的取向。现有技术中对某一非线性介质分子取向的光谱分辨是通过让不同偏振态的探测光入射到该非线性介质中，并检测其基于四波混频效应产生的信号光的对应偏振方向和强度来分辨该非线性介质，一种非线性介质的光谱分辨需要同时基于多个不同偏振态探测光的四波混频信号进行分辨。现有技术中，在进行非线性分子取向光谱分辨检测时，对于其中多束不同偏振态探测光的获得方式都是通过更换不同的探测光源来实现的，这种探测光源的频繁更换会造成检测精度无法保证且操作十分不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有多光源偏振分辨非线性介质的问题，提供一种基于简并四波混频效应的非线性介质多偏振光学标定装置及方法，通过创新设计用于多偏振分辨的光路结构，使得基于同一激光源同时产生泵浦激光束和偏振切换激光束，并基于同一激光源同时产生具有多种偏振态的偏振切换激光束，实现了对非线性介质的多偏振光学标定，具有广阔应用前景。

为解决上述需要，本发明采用的技术方案如下：

一种基于简并四波混频效应的非线性介质多偏振光学标定装置，包括：激光器1、第一半波片2、第一偏振分光立方体3、第一反射镜4、第二半波片5、第二偏振分光立方体6、第三半波片7、第二反射镜8、第四半波片9、第三反射镜10、第四反射镜11、矢量光产生装置12、第三偏振分光立方体13、聚焦透镜14、非线性光学作用单元15、标定记录装置16和偏振切换器17；其中由所述激光器1和第一半波片2组成光源单元，用于产生激光束；由所述第一偏振分光立方体3、第一反射镜4、矢量光产生装置12和偏振切换器17组成偏振切换光路单元，用于产生偏振切换激光束；由所述第一偏振分光立方体3、第二半波片5、第二偏振分光立方体6、第三半波片7、第二反射镜8和第三偏振分光立方体13组成第一泵浦光路单元，用于产生第一泵浦激光束；由所述第二偏振分光立方体6、第四半波片9、第三反射镜10、第四反射镜11和第三偏振分光立方体13组成第二泵浦光路单元，用于产生第二泵浦激光束；由所述聚焦透镜14、非线性光学作用单元15和标定记录装置16组成简并四波混频信号发生单元，待标定的非线性介质设置于所述非线性光学作用单元15中；所述偏振切换激光束、第一泵浦激光束和第二泵浦激光束与非线性光学作用单元15中待标定的非线性介质发生三阶非线性效应并产生简并四波混频信号，基于偏振切换激光束的不同偏振态与简并四波混频信号的对应关系进行非线性介质的标定。

进一步的根据本发明所述的非线性介质多偏振光学标定装置，其中入射到所述非线性光学作用单元15中的第一泵浦激光束和第二泵浦激光束具有竖直偏振态；入射到所述非线性光学作用单元15中的偏振切换激光束的偏振态可通过偏振切换器17进行调节，且对应于偏振切换激光束的不同偏振态，所述非线性光学作用单元15中待标定的非线性介质产生能够标定其内部分子取向的不同简并四波混频信号。

进一步的根据本发明所述的非线性介质多偏振光学标定装置，其中所述光源单元中的激光器1为飞秒脉冲钛宝石激光器，输出的激光束为线偏振态的高斯激光束，输出的激光中心波长处于待标定的非线性介质的吸收波长处。

进一步的根据本发明所述的非线性介质多偏振光学标定装置，其中所述第一偏振分光立方体3、第二偏振分光立方体6和第三偏振分光立方体13透射具有水平偏振方向的激光束、并反射具有竖直偏振方向的激光束；所述第一半波片2、第二半波片5、第三半波片7和第四半波片9能够对偏振光的偏振方向进行旋转调节；通过第一半波片2和第一偏振分光立方体3调节泵浦激光束和偏振切换激光束的分束比例，通过第二半波片5和第二偏振分光立方体6调节第一泵浦激光束和第二泵浦激光束的分束比例，通过第三半波片7和第三偏振分光立方体13调节入射到非线性光学作用单元15中的第一泵浦激光束功率，通过第四半波片9和第三偏振分光立方体13调节入射到非线性光学作用单元15中的第二泵浦激光束功率。

进一步的根据本发明所述的非线性介质多偏振光学标定装置，其中所述激光器1、第一半波片2、第一偏振分光立方体3、第二半波片5、第二偏振分光立方体6、第三半波片7和第二反射镜8依次设置于同一直线光路上，所述激光器1产生的激光束经过第一半波片2后入射至第一偏振分光立方体3，经第一偏振分光立方体3透射输出的为具有水平偏振态的泵浦激光束，经第一偏振分光立方体3反射输出的为具有竖直偏振态的偏振切换激光束，所述偏振切换激光束经过矢量光产生装置12后生成包含多个偏振方向的径向矢量光场，所述偏振切换器17能够对径向矢量光场的偏振方向进行切换；所述泵浦激光束经过第二半波片5后入射至第二偏振分光立方体6上，经第二偏振分光立方体6透射输出的为具有水平偏振态的第一泵浦激光束，经第二偏振分光立方体6反射输出的为具有竖直偏振态的第二泵浦激光束；所述第一泵浦激光束经所述第三半波片7和第二反射镜8后入射到所述第三偏振分光立方体13，经所述第三偏振分光立方体13反射输出的为具有竖直偏振态的第一泵浦激光束竖直分量；所述第二泵浦激光束经所述第四半波片9、第三反射镜10和第四反射镜11后入射到所述第三偏振分光立方体13，经所述第三偏振分光立方体13反射输出的为具有竖直偏振态的第二泵浦激光束竖直分量；所述径向矢量光场的切换偏振分量、第一泵浦激光束竖直分量和第二泵浦激光束竖直分量通过聚焦透镜14聚焦于非线性光学作用单元15内，且所述径向矢量光场的切换偏振分量、第一泵浦激光束竖直分量和第二泵浦激光束竖直分量在聚焦透镜14前的光路截面上分别位于正方形的三个顶点位置。

进一步的根据本发明所述的非线性介质多偏振光学标定装置，其中所述偏振切换光路单元中，所述第一偏振分光立方体3的光束入射端正对激光器的光束输出端设置，所述第一偏振分光立方体3的光束反射输出端正对所述第一反射镜4的光束入射端设置，所述第一反射镜4的光束反射端正对所述矢量光产生装置12设置，所述矢量光产生装置12的输出光路上设置有所述偏振切换器17；所述偏振切换光路单元中的光束传输过程为：激光器1输出的激光束经过第一半波片2进行偏振方向调节后入射至第一偏振分光立方体3，激光束中的竖直偏振分量作为偏振切换激光束被第一偏振分光立方体3反射输出第一反射镜4，并经第一反射镜4垂直反射至矢量光产生装置12，偏振切换激光束经过矢量光产生装置12后形成包含不同方向线偏振态的径向矢量光场，所述径向矢量光场通过偏振切换器17后形成特定方向的切换偏振分量。

进一步的根据本发明所述的非线性介质多偏振光学标定装置，其中所述矢量光产生装置12由多个扇形半波片拼接而成，各个半波片的快轴方向按照绕圆周一周偏转2mπ角度的规律均匀排列，每个半波片基于其快轴方向使入射激光束的偏振方向发生对应偏转，通过矢量光产生装置不同位置的激光束发生不同角度的偏振偏转，最终经矢量光产生装置12出射后的激光束形成为包含不同方向线偏振态的径向矢量光场。

进一步的根据本发明所述的非线性介质多偏振光学标定装置，其中所述第一泵浦光路单元中，第一偏振分光立方体3的光束透射输出端正对所述第二偏振分光立方体6的光束入射端设置，所述第二半波片5设置于所述第一偏振分光立方体3和第二偏振分光立方体6之间，所述第二偏振分光立方体6的光束透射输出端正对所述第二反射镜8的光束入射端设置，所述第三半波片7设置于所述第二偏振分光立方体6和所述第二反射镜8之间，所述第二反射镜8的光束反射端正对所述第三偏振分光立方体13的光束入射端设置；所述第一泵浦光路单元的光束传输过程为：激光器1输出的激光束经过第一半波片2进行偏振方向调节后入射至第一偏振分光立方体3，激光束中的水平偏振分量被第一偏振分光立方体3透射输出，并作为泵浦激光束入射至第二半波片5，经第二半波片5进行偏振方向调节后入射至第二偏振分光立方体6，泵浦激光束中的水平偏振分量被第二偏振分光立方体6透射输出，并作为第一泵浦激光束入射至第三半波片7，经第三半波片7再次进行偏振方向调节后入射至第二反射镜8和第三偏振分光立方体13，第一泵浦激光束中的竖直偏振分量被第三偏振分光立方体13反射输出，并作为第一泵浦激光束竖直分量输出至简并四波混频信号发生单元。

进一步的根据本发明所述的非线性介质多偏振光学标定装置，其中所述第二泵浦光路单元中，所述第二偏振分光立方体6的光束反射输出端正对所述第三反射镜10的光束入射端设置，所述第四半波片9设置于所述第二偏振分光立方体6和所述第三反射镜10之间，所述第三反射镜10的光束反射端正对所述第四反射镜11的光束入射端设置，所述第四反射镜11的光束反射端正对所述第三偏振分光立方体13的光束入射端设置；所述第二泵浦光路单元的光束传输过程为：经第二偏振分光立方体6反射输出的具有竖直偏振态的第二泵浦激光束入射至所述第四半波片9，经第四半波片9进行偏振方向调节后入射至第三反射镜10、第四反射镜11和第三偏振分光立方体13，第二泵浦激光束中的竖直偏振分量被第三偏振分光立方体13反射输出，并作为第二泵浦激光束竖直分量输出至简并四波混频信号发生单元。

一种基于本发明所述非线性介质多偏振光学标定装置进行的非线性介质多偏振光学标定方法，包括以下步骤：

步骤一、启动激光器，使激光器1产生的激光束依次经过第一半波片2和第一偏振分光立方体3后分为具有水平偏振态的泵浦激光束和具有竖直偏振态的偏振切换激光束，旋转第一半波片2将泵浦激光束和偏振切换激光束的分束比例调节到合适范围；

步骤二、其中被第一偏振分光立方体3反射分出的偏振切换激光束依次通过第一反射镜4和矢量光产生装置12后形成具有多个不同偏振方向的径向矢量光场，所述径向矢量光场通过偏振切换器17后形成特定方向的切换偏振分量，并被聚焦透镜14聚焦到非线性光学作用单元15；

步骤三、其中被第一偏振分光立方体3透射分出的泵浦激光束依次通过第二半波片5和第二偏振分光立方体6后分为具有水平偏振态的第一泵浦激光束和具有竖直偏振态的第二泵浦激光束，旋转第二半波片5将第一泵浦激光束和第二泵浦激光束的分束比例调节到合适范围；

步骤四、其中所述第一泵浦激光束依次通过第三半波片7、第二反射镜8、第三偏振分光立方体13后被聚焦透镜14聚焦于非线性光学作用单元15，旋转第三半波片将入射到非线性光学作用单元中的第一泵浦激光束的功率调节到合适范围；其中所述第二泵浦激光束依次通过第四半波片9、第三反射镜10、第四反射镜11、第三偏振分光立方体13后被聚焦透镜14聚焦于非线性光学作用单元15，旋转第四半波片将入射到非线性光学作用单元中的第二泵浦激光束的功率调节到合适范围；

步骤五、继续调节入射到非线性光学作用单元中的第一泵浦激光束和第二泵浦激光束的功率以及非线性光学作用单元15中待标定的非线性介质浓度直至标定记录装置16上出现明显的四波混频信号光；

步骤六、然后保持入射到非线性光学作用单元15内的第一泵浦激光束和第二泵浦激光束的功率不变，通过偏振切换器动态切换入射到非线性光学作用单元中的偏振切换激光束的偏振状态，并通过标定记录装置16记录各种偏振状态下所获得的简并四波混频信号光的光谱特性，并基于偏振切换激光束的不同偏振态与简并四波混频信号光谱特性的对应关系进行非线性介质的标定

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1）本发明通过创新设计用于非线性介质多偏振光学标定的光路结构，使得基于同一激光源同时产生泵浦激光束和偏振切换激光束，并基于同一激光源同时产生具有多种偏振态的偏振切换激光束，实现了单光源多偏振态光束输出，可应用于非线性分子取向标定，具有广阔应用前景。

2）本发明针对光稳定性差的物质（或不可逆过程）对偏振分辨和空间三维分辨研究和分析的需求，利用多偏振分辨标定获得物质偏振分辨光谱，为研究光稳定性差的物质或不可逆过程中分子极化方向、结构变化提供了一种新技术，具有广阔的推广应用前景。

3）本发明所述装置结构简单、操作方便、设计合理、成本低易于推广。

附图说明

图1为本发明所述基于简并四波混频效应的非线性介质多偏振光学标定装置的结构示意图；

图中各附图标记含义说明:

1—激光器；2—第一半波片；3—第一偏振分光立方体；4—第一反射镜；5—第二半波片；6—第二偏振分光立方体；7—第三半波片；8—第二反射镜；9—第四半波片；10—第三反射镜；11—第四反射镜；12—矢量光产生装置；13—第三偏振分光立方体；14—聚焦透镜；15—非线性光学作用单元；16—标定记录装置；17-偏振切换器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明，但并不因此限制本发明的保护范围。

本发明所述的基于简并四波混频效应的非线性介质多偏振光学标定装置的光路结构如附图1所示，具体包括：激光器1、第一半波片2、第一偏振分光立方体3、第一反射镜4、第二半波片5、第二偏振分光立方体6、第三半波片7、第二反射镜8和第四半波片9、第三反射镜10、第四反射镜11、矢量光产生装置12、第三偏振分光立方体13、聚焦透镜14、非线性光学作用单元15、标定记录装置16和偏振切换器。所述激光器1、第一半波片2、第一偏振分光立方体3、第二半波片5、第二偏振分光立方体6、第三半波片7、第二反射镜8依次设置于同一直线光路上。所述基于简并四波混频效应的非线性介质多偏振光学标定装置由上述各光学元件组成光源单元、偏振切换光路单元、第一泵浦光路单元、第二泵浦光路单元和简并四波混频信号发生单元。下面具体给出各单元的组成结构，且各单元存在共同拥有同一光学元件的情况，这是因为不同单元利用了同一光学元件的不同功能部分或者同一光学元件分离的不同光束部分。

所述光源单元包括激光器1和第一半波片2，所述激光器1用于提供激光束输出，具体的所述激光器输出的激光束为线偏振的高斯激光束，可分光为水平偏振态和竖直偏振态，优选的所述激光器1为532nm或780nm，功率为300mW。所述激光器产生的激光束的波长处于非线性光学作用单元中待标定非线性介质的吸收波长处。所述激光器1产生的泵浦激光束和产生的偏振切换激光束均为线偏振的高斯光束。

所述第一半波片2设置于所述激光器的输出光路上，半波片属于本领域熟知的光学元件，可以对线偏振光进行旋转。因为线偏振光垂直入射到半波片，透射光仍为线偏振光，假如入射时振动面和晶体主截面之间的夹角为θ，则透射出来的线偏振光的振动面从原来的方位转过2θ角。在本光路中通过旋转第一半波片2来改变激光器输出激光束经第一偏振分光立方体3后水平偏振态和竖直偏振态的分束比例，如下所述，偏振分光立方体透射一种偏振态（如水平偏振态）的光束，反射另一种偏振态（如竖直偏振态）的光束，通过旋转半波片能够改变入射到偏振分光立方体上的线偏振激光束的偏振方向，进而改变该入射线偏振光经偏振分光立方体分出的两束偏振态相互垂直的偏振光的分束比例，具体到本光路，通过旋转第一半波片2调节激光器输出的线偏振光的偏振方向，进而能够对该线偏振光经第一偏振分光立方体3分出的水平偏振泵浦激光束和竖直偏振的偏振切换激光束的分束功率比例进行调节，达到同时改变泵浦激光束和偏振切换激光束强度的目的。

所述偏振切换光路单元包括第一偏振分光立方体3、第一反射镜4、矢量光产生装置12和偏振切换器17，具体的所述激光器1的光束输出端正对所述第一偏振分光立方体3的光束入射端，所述第一偏振分光立方体3的光束反射输出端正对所述第一反射镜4的光束入射端设置，所述第一反射镜4的光束反射端正对所述矢量光产生装置12设置，偏振切换器设置于矢量光产生装置12的输出光路上。所述偏振切换光路单元中各光学元件的光学特性及其在光路中所起的作用如下：

所述第一偏振分光立方体3的光学特性为：基于光束偏振态的不同进行光束分光，具体的所述第一偏振分光立方体3透射水平偏振方向的光束，并反射竖直偏振方向的光束，在光路中所述第一偏振分光立方体3的作用是将激光器输出的激光束分为泵浦激光束和偏振切换激光束，具体的将激光束中的水平偏振分量透射输出至泵浦光路单元中，将激光束中的竖直偏振分量垂直反射输出至偏振切换光路单元中，这样经过第一偏振分光立方体3分束后得到相互垂直传输的水平偏振态的泵浦激光束和竖直偏振态的偏振切换激光束。

其中所述第一反射镜4能够对偏振切换激光束提供90°的反射。

其中所述矢量光产生装置12的光学特性是改变光场的径向和角向偏振分布，在偏振切换光路单元中所起的作用是使入射的偏振切换激光束由线偏振光转化为矢量光场。所述矢量光产生装置12优选的为由多个扇形半波片拼接而成的涡旋波片，优选的各个半波片的快轴方向按照绕圆周一周偏转2mπ角度的规律均匀排列，每个半波片基于其快轴方向使入射激光束的偏振方向发生对应偏转，从而通过矢量光产生装置能够使线偏振高斯光横截面不同位置光束的偏振方向发生不同角度的偏转，线偏振态的偏振切换激光通过矢量光产生装置后，偏振切换激光束横截面每一部分线偏振光通过的半波片对应的快轴方向不同，使得该部分线偏振光的偏振方向发生不同角度的偏转（2倍于半波片快轴偏转角度），从而使用所述矢量光产生装置将偏振切换激光束由线偏振态转换为径向矢量光场，矢量光产生装置12产生的该径向矢量光场包含所有不同方向的线偏振态。

所述偏振切换器17设置于矢量光产生装置12的输出光路上，优选的所述偏振切换器17为偏振方向可进行动态切换的线偏振器，某一时刻偏振切换器17的偏振透射方向为沿某一径向方向。来自矢量光产生装置12的径向矢量光场通过偏振切换器17后形成与偏振切换器17该时刻的偏振透光方向对应的线偏振光，通过动态调节偏振切换器17的偏振透光方向能够得到多种不同偏振方向的线偏振光。

所述偏振切换光路单元中的光束传输过程为：激光器1输出的线偏振激光束经过第一半波片2进行偏振方向调节后，仍以线偏振态入射至第一偏振分光立方体3，其中竖直偏振分量被第一偏振分光立方体3反射输出，形成具有竖直偏振态的偏振切换激光束，该偏振切换激光束进一步被第一反射镜4垂直反射至矢量光产生装置12，竖直偏振的偏振切换激光束经过矢量光产生装置12后形成包含不同方向线偏振态的径向矢量光场，所述径向矢量光场通过偏振切换器17后形成与偏振切换器17该时刻的偏振透光方向对应的线偏振光，通过动态调节偏振切换器17的偏振透光方向能够得到多种不同偏振方向的线偏振光，并输出至简并四波混频信号发生单元。

所述第一泵浦光路单元包括第一偏振分光立方体3、第二半波片5、第二偏振分光立方体6、第三半波片7、第二反射镜8和第三偏振分光立方体13，所述第一偏振分光立方体3的光束透射输出端正对所述第二偏振分光立方体6的光束入射端设置，所述第二半波片5设置于所述第一偏振分光立方体3的光束透射输出端和第二偏振分光立方体6的光束入射端之间，所述第二偏振分光立方体6的光束透射输出端正对所述第二反射镜8的光束入射端设置，所述第三半波片7设置于所述第二偏振分光立方体6的光束透射输出端和所述第二反射镜8的光束入射端之间，所述第二反射镜8的光束反射端正对所述第三偏振分光立方体13的光束入射端设置。

所述第一泵浦光路单元中各光学元件的光学特性及其在光路中所起的作用如下：

所述第一偏振分光立方体3的光学特性为：基于光束偏振态的不同进行光束分光，具体的所述第一偏振分光立方体3透射水平偏振方向的光束，并反射竖直偏振方向的光束，在光路中所述第一偏振分光立方体3的作用是将激光器输出的激光束分为泵浦激光束和偏振切换激光束，具体的将激光束中的水平偏振分量透射输出至泵浦光路单元中，将激光束中的竖直偏振分量垂直反射输出至偏振切换光路单元中，这样经过第一偏振分光立方体3分束后得到相互垂直传输的水平偏振态的泵浦激光束和竖直偏振态的偏振切换激光束。

所述第二半波片5设置于所述第一偏振分光立方体3的正后方，第二半波片的作用同第一半波片，可以对线偏振光的偏振方向进行旋转调节。本光路中基于半波片的光学特性，通过旋转第二半波片5能够调整第一偏振分光立方体3透射输出的泵浦激光束的线偏振方向，使其偏振方向偏离水平方向，进而使得该泵浦激光束通过第二偏振分光立方体6后能够再次被分出水平偏振分量和竖直偏振分量，且在进行偏振分束时实现对功率的调节。

所述第二偏振分光立方体6同第一偏振分光立方体，能够基于光束偏振态的不同进行光束分光，具体的所述第二偏振分光立方体6透射水平偏振方向的光束，并反射竖直偏振方向的光束。在本光路中，经第二半波片5作用后偏振方向偏离水平方向的泵浦激光束在透过第二偏振分光立方体6后再次分出具有水平偏振态的泵浦激光束，该水平偏振态的泵浦激光束作为了第一泵浦光路单元中的第一泵浦激光束，同时该水平偏振第一泵浦激光束的功率相对于透过第一偏振分光立方体3后的水平偏振的总泵浦激光束的功率有所减小，也相当于是对泵浦激光束的功率进行了调节，同时经第二半波片5作用后偏振方向偏离水平方向的泵浦激光束被第二偏振分光立方体6反射后可分出具有竖直偏振态的泵浦激光束，该竖直偏振泵浦激光束作为第二泵浦光路单元中的第二泵浦激光束。因此通过旋转调节第二半波片5并结合第二偏振分光立方体6能够调节分束到第二泵浦光路单元和第一泵浦光路单元中的泵浦激光束比例。

所述第三半波片7设置于所述第二偏振分光立方体6的透射输出端，第三半波片的作用同第二半波片，可以对线偏振光的偏振方向进行旋转调节。本光路中基于半波片的光学特性，通过旋转第三半波片7能够调整第二偏振分光立方体6透射输出的具有水平偏振态的第一泵浦激光束的线偏振方向，使其偏振方向再次偏离水平方向，进而使得第一泵浦激光束在通过第三偏振分光立方体13后能够被分出竖直偏振分量，且在进行偏振分束时实现对功率的调节。

其中所述第二反射镜8能够对第一泵浦激光束提供90°的反射。

所述第三偏振分光立方体13同第二偏振分光立方体，能够基于光束偏振态的不同进行光束分光，具体的所述第三偏振分光立方体13透射水平偏振方向的光束，并反射竖直偏振方向的光束。在本光路中，经第三半波片7作用后偏振方向偏离水平方向的第一泵浦激光束入射到第三偏振分光立方体13后，被第三偏振分光立方体13反射输出第一泵浦激光束中的竖直偏振分量，也就是说通过第三偏振分光立方体13将第一泵浦激光束中的竖直偏振分量反射分束至简并四波混频信号发生单元。第一泵浦激光束中的水平偏振分量透过第三偏振分光立方体13后被收集。通过旋转调节第三半波片7并结合第三偏振分光立方体13能够单独调节分束到简并四波混频信号发生单元中的第一泵浦激光束的功率。

所述第一泵浦光路单元中的光束传输过程为：激光器1输出的激光束经过第一半波片2进行偏振方向调节后，仍以线偏振态入射至第一偏振分光立方体3，其中水平偏振分量被第一偏振分光立方体3透射输出，形成具有水平偏振态的总泵浦激光束，该总泵浦激光束经第二半波片5进行偏振方向调节后形成同时具有水平偏振态和竖直偏振态的总泵浦激光束，该总泵浦激光束入射至第二偏振分光立方体6，其中水平偏振分量被第二偏振分光立方体6透射输出，形成具有水平偏振态的第一泵浦激光束，其中竖直偏振分量被第二偏振分光立方体6反射输出，形成具有竖直偏振态的第二泵浦激光束，通过第二半波片5和第二偏振分光立方体6调节第一泵浦激光束和第二泵浦激光束的分束比例。具有水平偏振态的第一泵浦激光束通过第三半波片7后再次将其偏振态由水平偏振态转化为同时具有水平偏振态和竖直偏振态，然后经第二反射镜反射向第三偏振分光立方体13，经由第三偏振分光立方体13将第一泵浦激光束的竖直偏振分量反射输出至简并四波混频信号发生单元，通过旋转调节第三半波片7并结合第三偏振分光立方体13单独调节分束到简并四波混频信号发生单元中的第一泵浦激光束的功率。

所述第二泵浦光路单元包括第二偏振分光立方体6、第四半波片9、第三反射镜10、第四反射镜11和第三偏振分光立方体13，所述第二偏振分光立方体6的光束反射输出端正对所述第三反射镜10的光束入射端设置，所述第四半波片9设置于所述第二偏振分光立方体6的光束反射输出端和所述第三反射镜10的光束入射端之间，所述第三反射镜10的光束反射端正对所述第四反射镜11的光束入射端设置，所述第四反射镜11的光束反射端正对所述第三偏振分光立方体13的光束入射端设置。

所述第二泵浦光路单元中各光学元件的光学特性及其在光路中所起的作用如下：

所述第二偏振分光立方体6同上所述，透射水平偏振方向的光束，并反射竖直偏振方向的光束。经第二半波片5作用后偏振方向偏离水平方向的总泵浦激光束被第二偏振分光立方体6反射后分出具有竖直偏振态的泵浦激光束，该竖直偏振泵浦激光束作为第二泵浦光路单元中的第二泵浦激光束。通过旋转第二半波片5并结合第二偏振分光立方体6调节第一泵浦激光束和第二泵浦激光束的分束比例。

所述第四半波片9设置于所述第二偏振分光立方体6的反射输出端，第四半波片的作用同第三半波片，可以对线偏振光的偏振方向进行旋转调节。本光路中通过旋转第四半波片9能够调整第二偏振分光立方体6反射输出的具有竖直偏振态的第二泵浦激光束的线偏振方向，使其偏振方向偏离竖直方向，进而使得第二泵浦激光束在通过第三偏振分光立方体13后被反射分出的竖直偏振分量的功率可以得到调节。

所述第三反射镜10能够对第二泵浦激光束提供90°的反射。

所述第四反射镜11能够对第二泵浦激光束提供90°的反射。

所述第三偏振分光立方体13同上所述，透射水平偏振方向的光束，并反射竖直偏振方向的光束。入射到第三偏振分光立方体13上的第二泵浦激光束中的竖直偏振分量被第三偏振分光立方体13反射分束至简并四波混频信号发生单元，第二泵浦激光束中的水平偏振分量透过第三偏振分光立方体13后被收集。通过旋转调节第四半波片9并结合第三偏振分光立方体13能够单独调节分束到简并四波混频信号发生单元中的第二泵浦激光束的功率。

所述第二泵浦光路单元中的光束传输过程为：总泵浦激光束被第二偏振分光立方体6反射输出的具有竖直偏振态的第二泵浦激光束，通过第四半波片9后再次将其偏振态由竖直偏振态转化为同时具有水平偏振态和竖直偏振态，然后经第三反射镜10和第四反射镜11反射向第三偏振分光立方体13，经由第三偏振分光立方体13将第二泵浦激光束的竖直偏振分量反射输出至简并四波混频信号发生单元，通过旋转调节第四半波片9并结合第三偏振分光立方体13能够单独调节分束到简并四波混频信号发生单元中的第二泵浦激光束的功率。

所述简并四波混频信号发生单元包括聚焦透镜14、非线性光学作用单元15和标定记录装置16，其中所述聚焦透镜14、非线性光学作用单元15和标定记录装置16依次设置于同一直线光路上，其中非线性光学作用单元15处于聚焦透镜14和标定记录装置16之间。

所述简并四波混频信号发生单元中各光学元件的光学特性及其在光路中所起的作用如下：

所述聚焦透镜14面向偏振切换光路单元、第一泵浦光路单元和第二泵浦光路单元的光束输出端设置，来自偏振切换光路单元的偏振切换激光束、来自第一泵浦光路单元的第一泵浦激光束和来自第二泵浦光路单元的第二泵浦激光束经所述聚焦透镜聚焦作用后入射至所述非线性光学作用单元15。优选的所述偏振切换激光束、第一泵浦激光束和第二泵浦激光束相互平行入射到聚焦透镜，并在入射聚焦透镜14前的光路截面上三束激光束分别位于正方形的三个顶点位置，通过所述聚焦透镜14将三束激光束聚焦到非线性光学作用单元15内中心位置，这种光路几何结构能够很好的满足前向简并四波混频配置要求，三束激光束严格位于正方形的三个顶点可以提高四波混频信号的产生效率。

所述非线性光学作用单元15中设置有待标定的非线性介质，优选的所述非线性光学作用单元15可采用比色皿，其中放有待标定的非线性介质，根据待标定非线性介质的吸收波长选择激光器的输出波长，使得两者相匹配，待标定的非线性介质通过与泵浦激光束和偏振切换激光束发生三阶非线性效应产生四波混频信号，并基于所产生的四波混频信号的偏振切换激光束中偏振态的关系进行非线性介质的标定。

所述标定记录装置16包括CCD相机或CMOS相机，用于实时观察和记录四波混频信号，并将其与偏振切换激光束中的多个偏振态进行关联，形成能够唯一标定非线性介质特性的偏振态与四波混频信号关联特性数据。

下面给出利用本发明所述装置进行非线性介质多偏振光学标定的方法，在描述所述方法前，先简要说明本专利的发明出发点。如上所述，非线性光学信号是由非线性极化了的偶极子振动辐射的，对于本身具有一定取向的非线性介质分子而言，其偶极矩方向会影响入射光引起的非线性极化方向，从而反过来改变非线性光学信号的偏振方向，不同的非线性介质具有不同的分子取向，进而会造成非线性光学信号偏振方向的不同，也就是通过改变入射光的偏振状态并检测对应辐射光（非线性光学信号）的偏振和强度，即可探测出非线性介质分子的取向，现有技术中对某一非线性介质的光谱分辨就是通过让不同偏振态的探测光入射到该非线性介质中，并检测其基于四波混频效应产生的信号光的对应特性来分辨该非线性介质，一种非线性介质的光谱分辨需要同时基于多个不同偏振态光的四波混频信号进行分辨。现有技术中，在进行非线性分子取向分辨检测时，对于其中多束不同偏振态光的获得方式都是通过更换不同的光源来实现的，这种光源的频繁更换会造成检测精度无法保证且操作十分不便，本发明所述装置能够基于单一光源同时产生多偏振态激光束和泵浦激光束，以此实现对非线性介质的多偏振标定，具体的本发明非线性介质多偏振光学标定方法包括以下步骤：

步骤一、所述激光器1产生的激光束依次经过第一半波片2和第一偏振分光立方体3后分为两束光，其中透过第一偏振分光立方体3的激光束为具有水平偏振态的泵浦激光束，被第一偏振分光立方体3反射的激光束为具有竖直偏振态的偏振切换激光束；通过旋转第一半波片2调节泵浦激光束和偏振切换激光束的分束比例；

步骤二、其中被第一偏振分光立方体3反射分出的偏振切换激光束依次通过第一反射镜4、矢量光产生装置12和偏振切换器后被聚焦透镜14聚焦到非线性光学作用单元15，其中所述偏振切换激光束透过所述矢量光产生装置12后形成具有多个不同偏振方向的径向矢量光场，所述径向矢量光场通过偏振切换器后形成与偏振切换器的动态偏振透光方向对应的线偏振光；

步骤三、其中被所述第一偏振分光立方体3透射分出的总泵浦激光束依次通过第二半波片5和第二偏振分光立方体6分为两束泵浦激光束，其中透过第二偏振分光立方体6的泵浦激光束为具有水平偏振态的第一泵浦激光束，被第二偏振分光立方体6反射的泵浦激光束为具有竖直偏振态的第二泵浦激光束；通过旋转第二半波片5调节第一泵浦激光束和第二泵浦激光束的分束比例；

步骤四、其中所述第一泵浦激光束依次通过第三半波片7、第二反射镜8、第三偏振分光立方体13和聚焦透镜14聚焦到非线性光学作用单元15，被第三偏振分光立方体13反射后的第一泵浦激光束具有竖直偏振态，通过旋转第三半波片调节入射到非线性光学作用单元的第一泵浦激光束的功率；其中所述第二泵浦激光束依次通过第四半波片9、第三反射镜10、第四反射镜11、第三偏振分光立方体13和聚焦透镜14聚焦到非线性光学作用单元15，第二泵浦激光束被第三偏振分光立方体13反射后具有竖直偏振态，通过旋转第四半波片调节入射到非线性光学作用单元的第二泵浦激光束的功率。

步骤五、通过调整第一反射镜4、第二反射镜8、第三反射镜10、第四反射镜11、第三偏振分光立方体13等元件来调整偏振切换激光束、第一泵浦激光束和第二泵浦激光束的出射位置，使三束激光束在所述聚焦透镜14前的光路截面上位于正方形的三个顶点，且透过所述聚焦透镜14后聚焦在非线性光学作用单元15内一点；

步骤六、调整激光器三束激光束的功率和非线性光学作用单元15内待标定非线性介质的浓度使得标定记录装置16上出现明显的四波混频信号光，其中调整激光束功率的方法为调节第一半波片2的角度，通过改变入射光水平偏振态和竖直偏振态分量的分布，改变通过所述第一偏振分光立方体3的入射光的透射和反射分量分布，从而改变泵浦激光束和偏振切换激光束的分量分布。在通过旋转第二半波片5、第三半波片7和第四半波片9来单独改变偏振切换激光束、第一泵浦激光束和第二泵浦激光束的功率，其中改变待标定非线性介质浓度的方法为调节非线性光学作用单元15加热带的电压，通过调节加热带的电压改变加热带的温度，从而调节非线性光学作用单元15内的温度。旋转矢量光产生装置12，使透过所述矢量光产生装置12的偏振切换激光束为径向矢量光场，这时在标定记录装置16上获得四波混频信号光。

步骤七、然后保持入射到非线性光学作用单元15内的第一泵浦激光束和第二泵浦激光束功率不便，然后动态调节入射到非线性光学作用单元15中的偏振切换激光束的偏振状态，如前所述偏振切换激光束经过矢量光产生装置12后形成包含不同方向线偏振态的径向矢量光场，所述径向矢量光场通过设置于其后的偏振切换器17后形成与偏振切换器17的某时刻偏振切换方向对应的线偏振光，这样通过调节偏振切换器17的偏振切换方向能够得到不同偏振方向的线偏振光，进而实现对入射到非线性光学作用单元15中的偏振切换激光束的偏振状态的动态调节，比如当偏振切换器17的偏振方向切换为0°时，此时经聚焦透镜入射到非线性光学作用单元15中的偏振切换激光束具有竖直偏振态，通过标定记录装置16记录此时所获得四波混频信号光的光斑和偏振态；当偏振切换器17的偏振方向切换为45°时，此时经聚焦透镜入射到非线性光学作用单元15中的偏振切换激光束处于逆时针45°的偏振态，通过标定记录装置16记录此时所获得四波混频信号光的光斑和偏振态；当偏振切换器17的偏振方向切换为90°时，此时经聚焦透镜入射到非线性光学作用单元15中偏振切换激光束为水平偏振态，通过标定记录装置16记录此时所获得四波混频信号光的光斑和偏振态；当偏振切换器17的偏振方向切换为135°时，此时经聚焦透镜入射到非线性光学作用单元15中的偏振切换激光束处于逆时针135°的偏振态，通过标定记录装置16记录此时所获得四波混频信号光的光斑和偏振态；当偏振切换器17的偏振方向切换为170°时，此时经聚焦透镜入射到非线性光学作用单元15中的偏振切换激光束为竖直偏振态，通过标定记录装置16记录此时所获得四波混频信号光的光斑和偏振态。

步骤八、通过标定记录装置分别记录下非线性光学作用单元15基于多种偏振态下偏振切换激光束而产生的对应四波混频信号光的光斑和偏振态等综合光谱信息，并以此综合光谱信息作为非线性光学作用单元15内特定非线性介质的标定标准。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于简并四波混频效应的非线性介质多偏振光学标定装置，其特征在于，包括：激光器（1）、第一半波片（2）、第一偏振分光立方体（3）、第一反射镜（4）、第二半波片（5）、第二偏振分光立方体（6）、第三半波片（7）、第二反射镜（8）、第四半波片（9）、第三反射镜（10）、第四反射镜（11）、矢量光产生装置（12）、第三偏振分光立方体（13）、聚焦透镜（14）、非线性光学作用单元（15）、标定记录装置（16）和偏振切换器（17）；其中由所述激光器（1）和第一半波片（2）组成光源单元，用于产生激光束；由所述第一偏振分光立方体（3）、第一反射镜（4）、矢量光产生装置（12）和偏振切换器（17）组成偏振切换光路单元，用于产生偏振切换激光束；由所述第一偏振分光立方体（3）、第二半波片（5）、第二偏振分光立方体（6）、第三半波片（7）、第二反射镜（8）和第三偏振分光立方体（13）组成第一泵浦光路单元，用于产生第一泵浦激光束；由所述第二偏振分光立方体（6）、第四半波片（9）、第三反射镜（10）、第四反射镜（11）和第三偏振分光立方体（13）组成第二泵浦光路单元，用于产生第二泵浦激光束；由所述聚焦透镜（14）、非线性光学作用单元（15）和标定记录装置（16）组成简并四波混频信号发生单元，待标定的非线性介质设置于所述非线性光学作用单元（15）中；所述偏振切换激光束、第一泵浦激光束和第二泵浦激光束与非线性光学作用单元（15）中待标定的非线性介质发生三阶非线性效应并产生简并四波混频信号，基于偏振切换激光束的不同偏振态与简并四波混频信号的对应关系进行非线性介质的标定。

2.根据权利要求1所述的非线性介质多偏振光学标定装置，其特征在于，入射到所述非线性光学作用单元（15）中的第一泵浦激光束和第二泵浦激光束具有竖直偏振态；入射到所述非线性光学作用单元（15）中的偏振切换激光束的偏振态可通过偏振切换器（17）进行调节，且对应于偏振切换激光束的不同偏振态，所述非线性光学作用单元（15）中待标定的非线性介质产生能够标定其内部分子取向的不同简并四波混频信号。

3.根据权利要求1或2所述的非线性介质多偏振光学标定装置，其特征在于，所述光源单元中的激光器（1）为飞秒脉冲钛宝石激光器，输出的激光束为线偏振态的高斯激光束，输出的激光中心波长处于待标定的非线性介质的吸收波长处。

4.根据权利要求1-3任一项所述的非线性介质多偏振光学标定装置，其特征在于，其中所述第一偏振分光立方体（3）、第二偏振分光立方体（6）和第三偏振分光立方体（13）透射具有水平偏振方向的激光束、并反射具有竖直偏振方向的激光束；所述第一半波片（2）、第二半波片（5）、第三半波片（7）和第四半波片（9）能够对偏振光的偏振方向进行旋转调节；通过第一半波片（2）和第一偏振分光立方体（3）调节泵浦激光束和偏振切换激光束的分束比例，通过第二半波片（5）和第二偏振分光立方体（6）调节第一泵浦激光束和第二泵浦激光束的分束比例，通过第三半波片（7）和第三偏振分光立方体（13）调节入射到非线性光学作用单元（15）中的第一泵浦激光束功率，通过第四半波片（9）和第三偏振分光立方体（13）调节入射到非线性光学作用单元（15）中的第二泵浦激光束功率。

5.根据权利要求4所述的非线性介质多偏振光学标定装置，其特征在于，所述激光器（1）、第一半波片（2）、第一偏振分光立方体（3）、第二半波片（5）、第二偏振分光立方体（6）、第三半波片（7）和第二反射镜（8）依次设置于同一直线光路上，所述激光器（1）产生的激光束经过第一半波片（2）后入射至第一偏振分光立方体（3），经第一偏振分光立方体（3）透射输出的为具有水平偏振态的泵浦激光束，经第一偏振分光立方体（3）反射输出的为具有竖直偏振态的偏振切换激光束，所述偏振切换激光束经过矢量光产生装置（12）后生成包含多个偏振方向的径向矢量光场，所述偏振切换器（17）能够对径向矢量光场的偏振方向进行切换；所述泵浦激光束经过第二半波片（5）后入射至第二偏振分光立方体（6）上，经第二偏振分光立方体（6）透射输出的为具有水平偏振态的第一泵浦激光束，经第二偏振分光立方体（6）反射输出的为具有竖直偏振态的第二泵浦激光束；所述第一泵浦激光束经所述第三半波片（7）和第二反射镜（8）后入射到所述第三偏振分光立方体（13），经所述第三偏振分光立方体（13）反射输出的为具有竖直偏振态的第一泵浦激光束竖直分量；所述第二泵浦激光束经所述第四半波片（9）、第三反射镜（10）和第四反射镜（11）后入射到所述第三偏振分光立方体（13），经所述第三偏振分光立方体（13）反射输出的为具有竖直偏振态的第二泵浦激光束竖直分量；所述径向矢量光场的切换偏振分量、第一泵浦激光束竖直分量和第二泵浦激光束竖直分量通过聚焦透镜（14）聚焦于非线性光学作用单元（15）内，且所述径向矢量光场的切换偏振分量、第一泵浦激光束竖直分量和第二泵浦激光束竖直分量在聚焦透镜（14）前的光路截面上分别位于正方形的三个顶点位置。

6.根据权利要求4或5所述的非线性介质多偏振光学标定装置，其特征在于，所述偏振切换光路单元中，所述第一偏振分光立方体（3）的光束入射端正对激光器的光束输出端设置，所述第一偏振分光立方体（3）的光束反射输出端正对所述第一反射镜（4）的光束入射端设置，所述第一反射镜（4）的光束反射端正对所述矢量光产生装置（12）设置，所述矢量光产生装置（12）的输出光路上设置有所述偏振切换器（17）；所述偏振切换光路单元中的光束传输过程为：激光器（1）输出的激光束经过第一半波片（2）进行偏振方向调节后入射至第一偏振分光立方体（3），激光束中的竖直偏振分量作为偏振切换激光束被第一偏振分光立方体（3）反射输出第一反射镜（4），并经第一反射镜（4）垂直反射至矢量光产生装置（12），偏振切换激光束经过矢量光产生装置（12）后形成包含不同方向线偏振态的径向矢量光场，所述径向矢量光场通过偏振切换器（17）后形成特定方向的切换偏振分量。

7.根据权利要求6所述的非线性介质多偏振光学标定装置，其特征在于，所述矢量光产生装置（12）由多个扇形半波片拼接而成，各个半波片的快轴方向按照绕圆周一周偏转2mπ角度的规律均匀排列，每个半波片基于其快轴方向使入射激光束的偏振方向发生对应偏转，通过矢量光产生装置不同位置的激光束发生不同角度的偏振偏转，最终经矢量光产生装置（12）出射后的激光束形成为包含不同方向线偏振态的径向矢量光场。

8.根据权利要求4-7任一项所述的非线性介质多偏振光学标定装置，其特征在于，所述第一泵浦光路单元中，第一偏振分光立方体（3）的光束透射输出端正对所述第二偏振分光立方体（6）的光束入射端设置，所述第二半波片（5）设置于所述第一偏振分光立方体（3）和第二偏振分光立方体（6）之间，所述第二偏振分光立方体（6）的光束透射输出端正对所述第二反射镜（8）的光束入射端设置，所述第三半波片（7）设置于所述第二偏振分光立方体（6）和所述第二反射镜（8）之间，所述第二反射镜（8）的光束反射端正对所述第三偏振分光立方体（13）的光束入射端设置；所述第一泵浦光路单元的光束传输过程为：激光器（1）输出的激光束经过第一半波片（2）进行偏振方向调节后入射至第一偏振分光立方体（3），激光束中的水平偏振分量被第一偏振分光立方体（3）透射输出，并作为泵浦激光束入射至第二半波片（5），经第二半波片（5）进行偏振方向调节后入射至第二偏振分光立方体（6），泵浦激光束中的水平偏振分量被第二偏振分光立方体（6）透射输出，并作为第一泵浦激光束入射至第三半波片（7），经第三半波片（7）再次进行偏振方向调节后入射至第二反射镜（8）和第三偏振分光立方体（13），第一泵浦激光束中的竖直偏振分量被第三偏振分光立方体（13）反射输出，并作为第一泵浦激光束竖直分量输出至简并四波混频信号发生单元。

9.根据权利要求4-8任一项所述的非线性介质多偏振光学标定装置，其特征在于，所述第二泵浦光路单元中，所述第二偏振分光立方体（6）的光束反射输出端正对所述第三反射镜（10）的光束入射端设置，所述第四半波片（9）设置于所述第二偏振分光立方体（6）和所述第三反射镜（10）之间，所述第三反射镜（10）的光束反射端正对所述第四反射镜（11）的光束入射端设置，所述第四反射镜（11）的光束反射端正对所述第三偏振分光立方体（13）的光束入射端设置；所述第二泵浦光路单元的光束传输过程为：经第二偏振分光立方体（6）反射输出的具有竖直偏振态的第二泵浦激光束入射至所述第四半波片（9），经第四半波片（9）进行偏振方向调节后入射至第三反射镜（10）、第四反射镜（11）和第三偏振分光立方体（13），第二泵浦激光束中的竖直偏振分量被第三偏振分光立方体（13）反射输出，并作为第二泵浦激光束竖直分量输出至简并四波混频信号发生单元。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述非线性介质多偏振光学标定装置进行的非线性介质多偏振光学标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、启动激光器，使激光器（1）产生的激光束依次经过第一半波片（2）和第一偏振分光立方体（3）后分为具有水平偏振态的泵浦激光束和具有竖直偏振态的偏振切换激光束，旋转第一半波片（2）将泵浦激光束和偏振切换激光束的分束比例调节到合适范围；

步骤二、其中被第一偏振分光立方体（3）反射分出的偏振切换激光束依次通过第一反射镜（4）和矢量光产生装置（12）后形成具有多个不同偏振方向的径向矢量光场，所述径向矢量光场通过偏振切换器（17）后形成特定方向的切换偏振分量，并被聚焦透镜（14）聚焦到非线性光学作用单元（15）；

步骤三、其中被第一偏振分光立方体（3）透射分出的泵浦激光束依次通过第二半波片（5）和第二偏振分光立方体（6）后分为具有水平偏振态的第一泵浦激光束和具有竖直偏振态的第二泵浦激光束，旋转第二半波片（5）将第一泵浦激光束和第二泵浦激光束的分束比例调节到合适范围；

步骤四、其中所述第一泵浦激光束依次通过第三半波片（7）、第二反射镜（8）、第三偏振分光立方体（13）后被聚焦透镜（14）聚焦于非线性光学作用单元（15），旋转第三半波片将入射到非线性光学作用单元中的第一泵浦激光束的功率调节到合适范围；其中所述第二泵浦激光束依次通过第四半波片（9）、第三反射镜（10）、第四反射镜（11）、第三偏振分光立方体（13）后被聚焦透镜（14）聚焦于非线性光学作用单元（15），旋转第四半波片将入射到非线性光学作用单元中的第二泵浦激光束的功率调节到合适范围；

步骤五、继续调节入射到非线性光学作用单元中的第一泵浦激光束和第二泵浦激光束的功率以及非线性光学作用单元（15）中待标定的非线性介质浓度直至标定记录装置（16）上出现明显的四波混频信号光；

步骤六、然后保持入射到非线性光学作用单元（15）内的第一泵浦激光束和第二泵浦激光束的功率不变，通过偏振切换器动态切换入射到非线性光学作用单元中的偏振切换激光束的偏振状态，并通过标定记录装置（16）记录各种偏振状态下所获得的简并四波混频信号光的光谱特性，并基于偏振切换激光束的不同偏振态与简并四波混频信号光谱特性的对应关系进行非线性介质的标定。

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