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申请/专利权人：复旦大学

摘要：本发明属于激光调控技术领域，具体为一种基于精密衍射叠加的组合声光调制方法。本发明在运用4‑F光学系统实现两个声光调制器布拉格衍射振幅相干叠加过程中，将一个声光调制器移出另一个声光调制器的成像位置恰当距离，以动量回波方式抑制聚焦光束布拉格衍射的衍射相移展宽，同时调节高阶衍射相移，以相干相消效应精确抑制高阶衍射损失，从而获得以上的衍射效率及以上的透射光单模抑制比；本发明还可大幅度降低驱动声光调制所用射频信号的功率需求，拓展声光调制晶体选择，助力开发低插入损耗、高损伤阈值声光调制器件以及高频声光调制器件。本发明在脉冲激光调制、光学和量子信息处理、激光相干分合束等精密光学操控领域有广泛应用前景。

主权项：1.一种基于精密衍射叠加的组合声光调制方法，其特征在于，首先构建一个可同步射频信号的编码模块，以及可精密调节的相干组合声光调制系统；其中：所述可同步射频信号的编码模块，提供相位稳定、可任意编程的射频信号，经信号放大器放大后输入相干组合声光调制系统，驱动该系统中的声光调制器AOM工作；所述相干组合声光调制系统，由几何尺寸接近的两个同型号声光调制器AOM以及双透镜4-F光学成像系统构成；其中，声光调制器将射频信号转化为相应频率、强度及相位的声波，对入射的脉冲激光产生声光衍射；双透镜4-F光学成像系统由焦距为F的两个消球差透镜构成；将第一声光调制器AOM1的衍射输出以放大率M＝1精确成像到声波同向传播的第二声光调制器AOM2，形成两次衍射的干涉；在运用双透镜4-F光学成像系统实现两个声光调制器AOM布拉格衍射振幅相干叠加过程中，通过将第二声光调制器AOM2移出第一声光调制器AOM1的成像位置恰当距离，以动量回波的方式抑制聚焦光束布拉格衍射的衍射相移展宽，同时调节高阶衍射相移，以相干相消效应精确抑制高阶衍射损失，从而获得99％以上的衍射效率及30dB以上的透射光单模抑制比；具体步骤如下：1记声光调制器AOM声光晶体长度为L；利用第一声光调制器AOM1对一束中心波矢位于横向波矢展宽为Δk的激光进行单频声光调制，得到m级布拉格衍射相应的输出波矢中心位于Δk＝πw，w是高斯光的束腰；k0为正入射光束波矢，ks为调制声场波矢；2利用双透镜4-F光学成像系统，以第一声光调制器AOM1晶体声场与光束作用中心为物面，将其精确成像至第二声光调制器AOM2中心；第二声光调制器AOM2的声场方向与第一声光调制器AOM1声场的像的方向保持相同；3以弱射频信号分别驱动第一声光调制器AOM1和第二声光调制器AOM2，微调入射光角度，使得第一声光调制器AOM1和第二声光调制器AOM2的m＝1级衍射效率η50％并接近等同；对于设计优化在100％射频驱动的光调制器AOM,此时m≠0,1级的衍射损失总和在1％的级别；4利用第二声光调制器AOM2对第一声光调制器AOM1出射的所有级别衍射光进行二次衍射，改变第二声光调制器AOM2的驱动相位使m＝1级衍射最亮，沿双透镜4-F光学成像系统光轴的方向前后微调第二声光调制器AOM2位置δL，在m＝-1,2级衍射强度具有的空间周期振荡,因此δL在δLn＝nδLh+δLoff实现m＝-1,2级衍射损失的局部最小化；其中，n为振荡周期序号，n＝0,1,2…，δLoff为偏置；5通过程序控制联合优化第一声光调制器AOM1和第二声光调制器AOM2的驱动功率，在处获得全局最优的驱动配置，这里[…]是取整符号，是声光晶体的平均折射率，是忽略高阶衍射损失的二模近似下对Δk衍射相位展宽实现动量回波补偿的最优距离，系数ξ和声场分布轮廓相关；当第二声光调制器AOM2的位置取δLopt时，由于动量回波补偿，组合声光调制对布拉格条件的要求降低，零级残余被抑制；另一方面，这个距离保证第一声光调制器AOM1和第二声光调制器AOM2造成的高阶衍射相干相消；在δLopt距离上可实现m＝+1级衍射效率ηopt99％，m＝0级单模抑制比大于30dB的目标。

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