[實用新型]非線性薄膜材料的光學非線性測量裝置

有效

• 申請號: 201520680761.6
• 申請日: 2015-09-06
• 公開（公告）號: CN204903381U
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 張霖;任寰;姜宏振;楊一;陳波;馬驊;石振東;原泉;李東;劉勇;劉旭;馬玉榮;楊曉瑜;柴立群
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 楊保剛;趙宇

技術領域

本實用新型屬于非線性光子學材料和非線性光學測量技術領域，涉及一種非線性光子學材料的光學非線性測量裝置，尤其涉及一種非線性薄膜材料的光學非線性測量裝置。

背景技術

近年來，隨著高功率激光技術、光學通信以及光信息處理等領域的高速發展，非線性光學材料在光開關、全光器件、高速光電設備、高功率激光器件、激光防護及光限幅等方面的應用日益引起人們的廣泛關注。而非線性光學材料的發展主要依賴于光學非線性測量技術的研究。目前，常用的光學非線性測量技術有簡并四波混頻、三波混頻、三次諧波法、非線性干涉法、非線性橢圓偏振法、馬赫-曾德干涉法、4f相位相干成像法、Z掃描法等。其中Z掃描方法(M.Sheik-Bahae,A.A.Said,E.W.VanStryland.High-sensitivity,Single-beamn2Measurements.Opt.Lett.1989,14:955–957)是目前最為常用的測量材料光學非線性的方法，它具有可以同時測量非線性折射和非線性吸收，裝置簡單，靈敏度高等優點。4f相位相干成像系統(G.BoudebsandS.Cherukulappurath，“Nonlinearopticalmeasurementsusinga4fcoherentimagingsystemwithphaseobject”Phys.Rev.A，69，053813(2004))是近年來發展起來的測量光學非線性的一種新方法，具有光路簡單、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。

申請號為200820041810.1的實用新型專利就公開了一種基于Z掃描的泵浦探測裝置。該泵浦探測裝置包括激光光源、分束器，所述分束器把入射激光束分為兩束，分別進入泵浦光路和探測光路，所述泵浦光路包括時間延遲部件和凸透鏡；所述探測光路包括凸透鏡、出射分束器和兩個探測器，待測樣品位于凸透鏡的后焦面上，在所述探測光路的凸透鏡之前，設置有相位物體。把激光束分為兩束，光強較強的一束為泵浦光，較弱的一束為探測光，泵浦光經過時間延遲聚焦到待測樣品上，使處于基態的非線性樣品產生非線性吸收和非線性折射；待測樣品位于探測光光路中凸透鏡的焦平面上，出射的探測光經過一分光鏡分為兩束，一束直接進入第一探測器，另一束通過一個中心和光軸重合的小孔徑光闌合后進入第二探測器；在所述探測光光路中，凸透鏡之前設置有相位物體。

上述泵浦探測裝置隨可以用于確定材料的光學非線性機制并可同時準確的測量材料重要的非線性光學參數。該泵浦探測裝置中由于作為泵浦光的光強較強，且該泵浦光透過待測材料后再在探測器上成像，因而當待測材料為薄膜材料時，光強較強的泵浦光透射過薄膜材料后，會因為累積熱效應可能對薄膜材料造成損傷，影響薄膜材料的各種光學特性。而且如果為非透明薄膜材料，會因為透過率過低，導致無法準確測量。此外，由于透過待測樣品的激光在經分光鏡后的兩束激光分別由兩個探測器進行探測，激光器在發射激光進行光學非線性測量的過程中，在不同時刻由激光器發射的激光能量可能有所不同，兩個光電探測器的響應也不完全一致，因而激光器發射的激光能量的不同將影響待測樣品的光學非線性測量結果，最終致使待測樣品的光學非線性測量結果誤差較大。

發明內容

本實用新型的發明目的在于：針對現有技術存在的問題，提供一種非線性薄膜材料的光學非線性測量裝置，測量裝置中泵浦光和探測光在薄膜材料上產生反射，減少泵浦光對薄膜材料造成的損傷，同時也適用于非透明薄膜材料的測量；且該測量裝置中設置一塊CCD相機同時接收“開孔”測量光和“閉孔”測量光，可有效消除因激光器發射的激光能量抖動對待測樣品的光學非線性測量結果造成的影響，提高測量結果的準確度。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種非線性薄膜材料的光學非線性測量裝置，包括激光器、泵浦光路、探測光路、測量光路和計算機處理系統；所述激光器產生的入射激光入射至第一分束器后并由第一分束器分成泵浦光和探測光；所述泵浦光經泵浦光路入射至待測樣品，所述探測光經探測光路入射至待測樣品，所述探測光在待測樣品上產生反射形成反射激光，反射激光入射至第二分束器后并由第二分束器分成透射測量光和反射測量光；所述透射測量光、反射測量光分別經開孔測量光路、閉孔測量光路后通過衰減器入射至同一CCD探測器并在CCD探測器上得到一系列開孔測量光斑和閉孔測量光斑；所述CCD探測器與計算機處理系統電連接，所述CCD探測器上得到的測量光斑和監測光斑傳輸至計算機處理系統。