[發明專利]一種基于瞬態馬赫-曾德爾干涉技術的非接觸式折射率探測裝置

在審

• 申請號: 201610355816.5
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN107436293A
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 任玉;劉麗煒;秦沛;李野;房文匯;鄒鵬;胡思怡
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1. 一種基于瞬態馬赫-曾德爾干涉技術的非接觸式折射率探測裝置，其特征在于，包括飛秒激光器（1）、光學參量放大器（2）、馬赫-曾德爾干涉系統（3）、數字延遲發生器（4）、待測透明物體（5）、CCD相機（6）構成；其中，飛秒激光器（1）分別與光學參量放大器（2）和數字延遲發生器（4）依次連接；光學參量放大器（2）與馬赫-曾德爾干涉系統（3）連接；馬赫-曾德爾干涉系統（3）與待測透明物體（5）連接；CCD相機（6）分別與待測透明物體（5）和數字延遲發生器（4）依次連接；

飛秒激光器（1）輸出的基頻光經過光學參量放大器（2）調頻，出射激光經過馬赫-曾德爾干涉系統（3）形成兩條相干光束（20）和（21），將待測透明物體（5）置于馬赫-曾德爾干涉系統（3）中保護金反射鏡（16）和（17）之間，令透過待測透明物體（5）的光斑中心置于待測透明物體（5）與空氣的交界面上，通過調節延遲系統（23）的相對位置，獲得交界面上下清晰且相似的干涉光斑，此時受飛秒激光器（1）觸發的數字延遲發生器（4）調節CCD相機（6）與光屏（24）上產生干涉光斑的延時，利用CCD相機（6）獲取干涉光斑圖樣，再根據延遲系統（23）的相對位置計算得到待測透明物體（5）的折射率。

2. 如權利要求1所述的一種基于瞬態馬赫-曾德爾干涉技術的非接觸式折射率探測裝置，其特征在于，所述的飛秒激光器（1）采用的是中心波長800nm、脈寬50fs、脈沖能量2μJ、重復頻率1kHz的Ti藍寶石飛秒激光系統，飛秒激光經光學參量放大器（2）調制后將產生240nm~2600nm的飛秒激光，其脈寬仍為50fs，相干長度為30μm。

3. 如權利要求1所述的一種基于瞬態馬赫-曾德爾干涉技術的非接觸式折射率探測裝置，其特征在于，所述的馬赫-曾德爾干涉系統（3）是由分光鏡（13）和（18）、保護金反射鏡（可見光區的反射率>95%，2~12μm紅外區的反射率為>98%）（14）~（17）、BBO倍頻晶體（偏硼酸鋇晶體）（19）和光屏（24）構成，分光鏡（13）將飛秒激光光束分為反射光束（20）和透射光束（21），改變延遲系統（23）使反射光束（20）和透射光束（21）等光程。

4. 如權利要求1所述的一種基于瞬態馬赫-曾德爾干涉技術的非接觸式折射率探測裝置，其特征在于，所述的待測透明物體（5）為透明液體時，將透明液體置于石英比色皿中，將光斑中心置于液體與空氣（比色皿中液體以上的空氣）的交界面上，再改變延遲系統（23）獲得交界面上下的干涉光斑。

5. 如權利要求1所述的一種基于瞬態馬赫-曾德爾干涉技術的非接觸式折射率探測裝置，其特征在于，所述的待測透明物體（5）為透明液體時，其石英比色皿寬度選為5cm，溶液折射率的測量精度提高到10^-6。

6. 如權利要求1所述的一種基于瞬態馬赫-曾德爾干涉技術的非接觸式折射率探測裝置，其特征在于，所述的BBO倍頻晶體（19）可將紅外波段的激光倍頻至可見光范圍內，使CCD相機（6）更易獲得可見光范圍的、清晰的干涉光斑。

7. 如權利要求1所述的一種基于瞬態馬赫-曾德爾干涉技術的非接觸式折射率探測裝置，其特征在于，所述的延遲系統（23）由保護金反射鏡（14）和（15）置于一維壓電陶瓷平移臺上構成，且一維壓電陶瓷平移臺的移動精度為2nm，延遲系統（23）的精度為4nm。