專利名稱：斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)。主要用來按照可控制方式產(chǎn)生非線性變化的光學系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)裝置，其特點是該裝置依光傳播方向為序依次包括激光泵浦源、激光光源、起偏元件、平面反射元件、倍頻晶體、脈沖延遲裝置、脈沖延遲監(jiān)測控制器、介質(zhì)腔和接收裝置；上述的激光泵浦源是激光二極管，或其它激光器。
上述的激光光源的激光器可為光纖固體激光器，或半導(dǎo)體激光器，或其它固態(tài)激光器。
上述的起偏元件是一鍍偏振膜的平面鏡。
上述的平面反射元件是一鍍偏振膜的平面鏡。
上述的倍頻晶體可為BBO晶體、或是LBO晶體、或是KDP晶體、或是KTP晶體。
上述的脈沖延遲裝置是由光學元件組成的光學系統(tǒng)、或是光纖組成的光學系統(tǒng)。
上述的脈沖延遲監(jiān)測控制器可為脈沖發(fā)生器和探測元件。
上述的介質(zhì)腔是將介質(zhì)置于環(huán)形腔內(nèi)的光路上構(gòu)成、或是將介質(zhì)置于F-P標準具中的光路上構(gòu)成。
上述的工作介質(zhì)是二能級系統(tǒng)的原子、離子、分子、或是半導(dǎo)體材料。
上述的接收裝置可為CCD二極管列陣探測器，或光電二極管，或光電倍增管，或多通道板，或示波器，或計算機，或使用裝置。
本發(fā)明的斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)裝置的優(yōu)點1.使用本發(fā)明結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)可實現(xiàn)；2.斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)工作介質(zhì)可使用的材料較多；3.粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的效率高；4.起偏元件和平面鏡容易實現(xiàn)，可選用的種類較多；5.整個裝置全部固化，結(jié)構(gòu)簡單，容易操作。


圖1是本發(fā)明斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)最佳實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)裝置中脈沖延遲裝置中AA剖視圖。
圖3是本發(fā)明斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)裝置中介質(zhì)腔BB剖視圖。
圖中1—激光泵浦源 2—激光器 3—半透半反起偏元件4—起偏反射元件 5—倍頻晶體 6—脈沖延遲裝置7—介質(zhì)腔 8—接收裝置 9—顯示器 10—脈沖延遲監(jiān)測控制器601—泵浦光平面反射鏡 602—斯塔克脈沖光平面反射鏡603—斯塔克脈沖光平面反射鏡 604—泵浦光平面反射鏡701—透射4％的平面反射鏡 702—工作介質(zhì) 703—反射96％的平面鏡704—全反射平面反射鏡 705—全反射平面反射鏡所說的激光光源2是以光纖激光器構(gòu)成的，激光泵浦源1是激光二極管，激光光源2發(fā)射的激光入射到半透半反起偏平面反射鏡3上，反射光以產(chǎn)生斯塔克光脈沖Is，透射光入射到起偏反射鏡4上之后入射到倍頻晶體5上，經(jīng)倍頻晶體5倍頻之后形成泵浦光脈沖Ip，泵浦光脈沖Ip和斯塔克光脈沖Is入射到脈沖延遲器6上，由脈沖延遲監(jiān)測控制器10調(diào)整，使斯塔克光脈沖Is超前泵浦光脈沖Ip約30％至70％脈寬，同時保證兩個脈沖之間有20％至80％的重疊。部分重疊的兩個脈沖同時入射到介質(zhì)腔7內(nèi)，有開關(guān)作用的信號由接收裝置8接收后送到顯示器9上顯示出來。
所說的起偏元件4是一鍍偏振膜平面鏡。
所說的半透半反起偏元件3是鍍半透半反偏振膜的平面鏡。
所說的激光光源2是光纖固體激光器，或半導(dǎo)體激光器，或其它固態(tài)激光器。
所說的激光泵浦源1是激光二極管，或其它激光器。
所說的倍頻元件5可由BBO晶體、或LBO晶體、或KDP晶體或KTP晶體構(gòu)成。
所說的脈沖延遲裝置6是由一系列反射鏡組合而成的，如圖2所示，由脈沖延遲監(jiān)測控制器10控制斯塔克光脈沖Is和泵浦光脈沖Ip有20％至80％脈沖寬度的重疊，并且斯塔克光脈沖Is超前泵浦光脈沖Ip30％至70％脈寬。
所說的介質(zhì)腔7是由環(huán)形腔內(nèi)放置工作介質(zhì)或法布利——珀羅標準具中放置工作介質(zhì)構(gòu)成的，如圖3所示。
所說的接收裝置8是CCD二極管列陣探測器，或光電二極管，或光電倍增管，或多通道板，或示波器，或計算機，或使用裝置。
本發(fā)明斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)裝置的工作過程是
當激光器2發(fā)出的激光經(jīng)半透半反起偏平面反射鏡3后，其反射光形成斯塔克光脈沖Is，透射光經(jīng)起偏平面反射鏡4入射到倍頻晶體5上，倍頻后的光形成泵浦光脈沖Ip，兩束光脈沖入射到脈沖延遲裝置6的入射面F，斯塔克光脈沖Is經(jīng)平面反射鏡604和601先由脈沖延遲裝置6的出射面E出射，泵浦光脈沖Ip向后延遲30％或至70％與斯塔克光脈沖Is同軸重疊20％或至80％，由脈沖延遲裝置6的出射面E出射，斯塔克光脈沖Is先入射到介質(zhì)腔7中的平面反射鏡701，參見圖3，之后進入工作介質(zhì)702內(nèi)，將工作介質(zhì)的電子從基態(tài)能級激發(fā)到斯塔克啁啾能級上之后入射到透射率為4％的平面鏡703上，96％的光脈沖反射到全反射平面鏡704之后，入射到全反射平面鏡705，反射的光脈沖又回到透射率為4％的平面反射鏡701上。泵浦光脈沖Ip向后延遲30％或至70％與斯塔克光脈沖Is同軸重疊20％或至80％入射到介質(zhì)腔7中的平面反射鏡701，之后進入工作介質(zhì)702內(nèi)，將基態(tài)電子全部激發(fā)到斯塔克啁啾能級上，由非線性耦合效應(yīng)形成相干疊加態(tài)，96％的光能在環(huán)形腔內(nèi)循環(huán)，并且具有光學雙穩(wěn)態(tài)的特性，從介質(zhì)腔7出射的光脈沖可在光學雙穩(wěn)態(tài)的兩個態(tài)之間切換，起到快速開和關(guān)的作用。出射的光脈沖輸送到接收裝置8上。
在圖1所示的裝置中，激光光源2用固體激光器作光源，同時輸出的波長在1064nm，輸出功率0.01W。倍頻晶體5是BBO晶體，泵浦光脈沖波長是532nm，脈沖寬度為200ps，脈沖延遲器6控制在兩個光脈沖有50％的重疊，斯塔克光脈沖超前50％脈寬。工作介質(zhì)為Li-離子，介質(zhì)腔為兩個透射率為4％的平面鏡和兩個全反射平面鏡組成的環(huán)形腔。本裝置的開關(guān)反應(yīng)速度在100ps.
權(quán)利要求
1.一種斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)裝置，其特征是該裝置包括激光泵浦源(1)、激光光源(2)、半透半反起偏元件(3)、起偏平面反射元件(4)、倍頻晶體(5)、脈沖延遲裝置(6)、脈沖延遲監(jiān)測控制器(10)、介質(zhì)腔(7)和接收裝置(8)；上述各元部件的位置關(guān)系如下激光光源(2)發(fā)射的激光束入射到半透半反起偏元件(3)上，其反射光形成斯塔克光脈沖Is，而透射光入射到起偏平面反射鏡(4)上被反射到倍頻晶體(5)上，經(jīng)倍頻晶體(5)倍頻之后形成泵浦光脈沖Ip，泵浦光脈沖Ip和斯塔克光脈沖Is入射到脈沖延遲器(6)上，由脈沖延遲監(jiān)測控制器(10)調(diào)整，使斯塔克光脈沖Is超前泵浦光脈沖Ip約30％至70％脈寬，同時保證兩個脈沖之間有20％至80％的重疊。部分重疊的兩個脈沖同時入射到介質(zhì)腔(7)內(nèi)，以形成具有光學雙穩(wěn)態(tài)的信號光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)裝置，其特征是所述的激光泵浦源(1)是激光二極管，或其它激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)裝置，其特征是所述的激光光源(2)的激光器可為光纖固體激光器，或半導(dǎo)體激光器，或其它固態(tài)激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)裝置，其特征是所述的半透半反起偏元件(3)是一鍍有偏振膜的平面鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)裝置，其特征是所述的起偏平面反射元件(4)是鍍偏振膜的平面鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)裝置，其特征是所述的倍頻晶體(5)可為BBO晶體、或LBO晶體、或KDP晶體、或KTP晶體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)裝置，其特征是所述的脈沖延遲裝置(6)是由光學元件組成的光學系統(tǒng)、或是光纖組成的光學系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)裝置，其特征是所述的脈沖延遲監(jiān)測控制器(10)可為脈沖發(fā)生器和探測元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)裝置，其特征是所述的介質(zhì)腔是將介質(zhì)置于環(huán)形腔內(nèi)的光路上構(gòu)成、或是將介質(zhì)置于F-P標準具中的光路上構(gòu)成，所述的工作介質(zhì)是二能級系統(tǒng)的原子、離子、分子、或是半導(dǎo)體材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)裝置，其特征是所述的接收裝置可為CCD二極管列陣探測器，或光電二極管，或光電倍增管，或多通道板，或示波器，或計算機，或使用裝置。
全文摘要
一種斯塔克啁啾光學雙穩(wěn)態(tài)快速開關(guān)裝置，其特征是該裝置包括激光泵浦源、激光光源、半透半反起偏元件、起偏平面反射元件、倍頻晶體、脈沖延遲裝置、脈沖延遲監(jiān)測控制器、介質(zhì)腔和接收裝置。本開關(guān)裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、容易操作、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)效率高、開關(guān)速度快的特點。
文檔編號G02F1/01GK1445581SQ0311559
公開日2003年10月1日 申請日期2003年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者金石琦, 龔尚慶 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所