[實用新型]基于相位物體單脈沖反射測量材料非線性的裝置

無效

• 申請號: 200920046946.6
• 申請日: 2009-07-01
• 公開（公告）號: CN201532359U
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 宋瑛林;李常偉;稅敏;金肖;楊俊義;王玉曉;張學如
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/41
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本實用新型涉及一種光學非線性材料的測量裝置，具體涉及一種基于相位物體單脈沖反射測量材料非線性的裝置，屬于非線性光子學材料和非線性光學信息處理領域。

背景技術

隨著光通信和光信息處理等領域技術的飛速發展，非線性光學材料的研究日益重要。光學邏輯、光學記憶、光三極管、光開關和相位復共軛等功能的實現主要依賴于非線性光學材料的研究進展。光學非線性測量技術是研究非線性光學材料的關鍵技術之一。

對于透過率較高的介質，常用的測量方法有Z掃描、4f系統相干成像技術、馬赫-曾德干涉法、四波混頻、三次諧波非線性干涉法、橢圓偏振法、相位物體Z-scan等。其中，Z掃描方法(Mansoor?Sheik-Bahae，Ali?A.Said，Tai-Hui?Wei，David?J.Hagan，E.W.Van?Stryland.“Sensitive?measurementof?optical?nonlinearities?using?a?single?beam”，IEEE?J.Quantum?Elect，26，760-769(1990))光路簡單、靈敏度高，是目前最常用的單光束測量材料光學非線性的方法。但是這種測量方法需要樣品在激光傳播方向的移動，需要激光多次激發，對薄膜和易損傷的材料不適用。4f相位相干成像系統(G.Boudebs?and?S.Cherukulappurath，“Nonlinear?optical?measurementsusing?a?4f?coherent?imaging?system?with?phase?object”，Phys.Rev.A，69，053813(2004))是近年來提出的一種測量材料非線性折射的新方法，利用4f相位相干成像技術測量非線性折射具有光路簡單、靈敏度高、單脈沖測量，無需樣品移動、對光源能量穩定性要求不高等優點。但這種方法需要對采集的圖像進行比較復雜的處理，而且對CCD的要求比較高，增加了測量方法的成本。相位物體Z-scan(Junyi?Yang?and?Yinglin?Song，“Directobservation?of?the?transient?thermal?lensing?effect?using?the?PO?Z-scan”Vol.34，No.2，Doc.ID?100701)是在原有傳統Z-scan的基礎上，在透鏡的前焦面的位置加一個相位物體，與傳統Z-scan相比，所測量材料非線性折射的結果由傳統Z-scan的峰谷特征曲線變成了單峰或單谷特征曲線。然而，上述幾種測量方法及其裝置都是通過測量透射光的變化來測量介質的光學非線性，對于透過率很低的介質以及研究介質表面光學非線性是不適用的。

1994年，D.V.Petrov等人提出了測量介質表面光學非線性的反射Z掃描法(D.V.Petrov，A.S.L.Gomes，and?Cid?B.de?Arabjo，“ReflectionZ-scan?technique?for?measurements?of?optical?properties?of?surfaces”，Appl.Phy.Lett.65，1067(1994))，然而，這種方法及其裝置和傳統的透射Z掃描法一樣，需要樣品在激光傳播方向的移動，需要激光多次激發，容易損傷介質的表面；此外，由于是對反射光的測量，反射面在測量的過程中要移動，這就增大了測量的難度并影響了測量的準確性。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種基于相位物體單脈沖反射測量材料非線性的裝置，以準確測量介質表面的光學非線性。

為達到上述發明目的，本實用新型采用的技術方案是：一種基于相位物體單脈沖反射測量材料非線性的裝置，入射激光通過第一分束鏡分成兩束，一束為監測光，由第一探測器記錄，另一束光經過相位物體后被透鏡聚焦到待測樣品上，被待測樣品表面反射的脈沖光被第二分束鏡分成兩路，一路直接由第二探測器記錄，另一路通過一個中心和光軸重合的小孔光闌后進入第三探測器；所述待測樣品位于透鏡的焦平面上，所述相位物體放在所述透鏡前。

上文中，當相位物體的相位延遲大約為0.5π，大小大約為入射光斑束腰半徑的0.1倍時，系統的測量精度達到最高，因此可以根據實際情況進行調節。

上述技術方案中，所述相位物體放在所述透鏡的前焦面上。以便于計算。

上述技術方案中，所述小孔光闌的半徑等于所述相位物體的遠場衍射光斑的半徑。