光调制器及包括其的光学系统

本发明涉及光学，特别涉及一种光调制器及包括其的光学系统。

背景技术：

1、在光的应用中，对光的调制是一个重要的部分。光调制能够使光波的某些参数如振幅、频率、相位、偏振状态和持续时间等发生变化，以满足实际需求。在光电检测、光电传感、通信、遥感、航天航空等领域，光的调制有很大的用处。但现有的光调制器往往只能用于单参数(例如频率)的调制。常用的调制器包括电光调制器(electro-optic modulator)、光弹调制器(photoelastic modulator)等，但这两种调制器一般用来调制高频信号，且价格昂贵。

2、具体地，以超快光学泵浦-探测技术为例，泵浦光和探测光各自经过频率调制器和光学偏振元件后聚焦于待测样品上的同一点，再由光电探测器将探测光的反射光或透射光转化成电信号，从而可得到材料透射率或反射率的变化，进而可以研究金属、半导体材料以及强关联材料及拓扑材料中的带间或带内的电子跃迁过程。在现有技术中，通常使用光学斩波器调制光(泵浦光/探测光)的频率，使用四分之一波片调制光的偏振。在需要调整偏振时，只能通过手动旋转波片实现，在需要多次获取左旋或右旋偏振光时，操作繁琐且容易产生较大的误差。另外，常用的电光调制器和光弹调制器对于飞秒激光脉冲来说，因为它们内部的光学晶体非常厚，会带来巨大的色散效应，其中的非线性色散没法进行后端的补偿。

3、因此，希望能有一种新的光调制器及包括其的光学系统，能够克服上述问题中的至少一种。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种光调制器及包括其的光学系统，特别是一种机械式的低频光调制器，从而快速准确地进行偏振和频率的调制。

2、根据本发明的一方面，提供一种光调制器，包括：斩波轮，所述斩波轮上设置有多个扇叶，所述多个扇叶沿所述斩波轮的周向方向分布在所述斩波轮上；以及多个波片，每个波片位于相邻的两个扇叶之间，其中，所述斩波轮转动时，来自于光源的光信号被所述多个扇叶周期性地遮挡并透过所述多个波片到达目标装置。

3、可选地，所述多个波片以所述斩波轮的圆心为中心阵列排布，且不同所述波片与所述圆心之间的距离相同；所述波片包括四分之一波片。

4、可选地，所述波片对透过其的光信号进行偏振调制；所述波片包括选自石英晶体波片、方解石波片、氟化镁波片、蓝宝石波片和云母波片中的至少一种。

5、可选地，所述光调制器还包括：调节单元，与所述波片相连接以调节所述波片的朝向。

6、可选地，所述调节单元包括：设置在相邻的两个扇叶间的多个卡槽；所述多个卡槽用于固定所述波片，其中，所述多个卡槽具有不同的朝向。

7、可选地，所述光调制器还包括：凹槽座，与所述斩波轮相连接；卡环，与所述凹槽座相匹配，所述卡环将所述波片固定在所述凹槽座中；调节单元，与所述凹槽座相连接以调节所述凹槽座的朝向。

8、可选地，所述光调制器还包括电机；所述电机与所述斩波轮相连接以驱动所述斩波轮转动；所述电机还与所述凹槽座相连接以调节所述凹槽座的朝向。

9、可选地，所述光源为发光二极管，所述目标装置为光敏三极管；所述发光二极管和所述光敏三极管相对设置在所述斩波轮的两侧；所述发光二极管的发光与熄灭使所述光敏三极管导通或截止。

10、可选地，所述斩波轮经过光化学发黑和消磁处理。

11、根据本发明的另一方面，提供一种光学系统，包括：光源；以及如上所述的光调制器，其中，所述光调制器与所述光源相连接以接收所述光源提供的光信号，并用于所述光信号的频率调制和偏振调制。

12、根据本发明实施例的光调制器及包括其的光学系统，将斩波轮与波片相结合，能够快速准确地进行偏振和频率的调制。

13、进一步地，通过调节单元/凹槽结构调整波片的朝向来调整偏振，操作简便且调整误差小，保证了较高的调制精度。

14、进一步地，通过控制斩波轮的转速、转向以及波片的角度，能够同时调制频率和偏振，以输出相应频率的左旋或右旋偏振光，操作简便且精确。

15、进一步地，多个波片分别位于相邻的扇叶间，且多个波片以斩波轮的圆心为中心阵列排布，且不同波片与圆心间的距离相同，通过这一简单稳定的结构确保了能够准确地进行频率和偏振的调制。

技术特征：

1.一种光调制器，包括：

2.根据权利要求1所述的光调制器，其中，所述多个波片以所述斩波轮的圆心为中心阵列排布，且不同所述波片与所述圆心之间的距离相同；所述波片包括四分之一波片。

3.根据权利要求1所述的光调制器，其中，所述波片对透过其的光信号进行偏振调制；

4.根据权利要求1所述的光调制器，其中，所述光调制器还包括：

5.根据权利要求4所述的光调制器，其中，所述调节单元包括：

6.根据权利要求1所述的光调制器，其中，所述光调制器还包括：

7.根据权利要求6所述的光调制器，其中，所述光调制器还包括电机；所述电机与所述斩波轮相连接以驱动所述斩波轮转动；所述电机还与所述凹槽座相连接以调节所述凹槽座的朝向。

8.根据权利要求1所述的光调制器，其中，所述光源为发光二极管，所述目标装置为光敏三极管；所述发光二极管和所述光敏三极管相对设置在所述斩波轮的两侧；所述发光二极管的发光与熄灭使所述光敏三极管导通或截止。

9.根据权利要求1所述的光调制器，其中，所述斩波轮经过光化学发黑和消磁处理。

10.一种光学系统，包括：

技术总结
本发明公开了一种光调制器及包括其的光学系统。根据本发明实施例的光调制器包括：斩波轮，所述斩波轮上设置有多个扇叶，所述多个扇叶沿所述斩波轮的周向方向分布在所述斩波轮上；以及多个波片，每个波片位于相邻的两个扇叶之间，其中，所述斩波轮转动时，来自于光源的光信号被所述多个扇叶周期性地遮挡并透过所述多个波片到达目标装置。根据本发明实施例的光调制器及包括其的光学系统，能够快速准确地进行偏振和频率的调制。

技术研发人员：齐静波,刘书涵
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/14