[實用新型]利用階梯窗口實現超短單脈沖時間分辨泵浦探測的系統

有效

• 申請號: 201821560017.2
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN208888135U
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 楊俊義;宋瑛林;楊勇
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙) 32260
• 代理人: 王闖

本實用新型公開了一種利用階梯窗口實現超短單脈沖時間分辨泵浦探測的系統，把激光器輸出來的激光分為泵浦光和探測光，泵浦光經過透鏡聚焦到非線性樣品上使之產生非線性；探測光經過階梯窗口透射后探測由泵浦光誘導非線性樣品產生的變化，被圖像采集傳感器接收圖像；在經過不同的時間延遲的探測光的情況下，從樣品出射的探測光強度的變化反映了不同時刻樣品中的粒子數布居的情況，從而確定各個能級的吸收截面和壽命；按本實用新型方法工作的測量系統測量非常方便，沒有樣品移動，只需要一個激光脈沖就可獲得時間分辨泵浦探測曲線，與傳統泵浦探測光路相比非常簡單；無需傳統光路中高精度的移動平臺來實現時間延遲，只需要一個延時階梯窗口就可以實現時間延遲。

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信息處理技術領域，具體涉及一種研究材料的非線性光學物理機制以及測量其光學物理參數的系統。

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，其中弄清材料的光學非線性機制，如何準確的確定材料重要的物理參量對于如何應用材料是非常重要的。Z掃描方法(Mansoor Sheik-Bahae，Ali A.Said，Tai-Hui Wei，David J.Hagan，E.W.Van Stryland.“Sensitive measurement of optical nonlinearities using asingle beam”，IEEE J.Quantum Elect，26，760-769(1990))是目前最常用的單光束測量材料光學非線性的方法，此方法是在光束畸變測量方法的基礎上提出的，其優點是光路簡單，處理方法簡單，測量精度高，并且可同時測量非線性吸收與折射。但這種方法很難準確的確定材料的光學非線性機制以及材料對應重要的光學物理參數。

在Z-scan的基礎上，1994年J.Wang等人提出了時間分辨Z-scan技術(J.Wang，M.Sheik-Bahae，A.A.Said，D.J.Hagan，and E.W.Van Stryland，“Time-resolved Z-scanmeasurements of optical nonlinearities”，J.Opt.Soc.Am.B，11，1009-1017，1994)。這種方法通過對樣品出射的不同時刻探測光強度的變化情況的分析來確定材料光學非線性的機制以及各個能級重要的光學物理參數。但這種方法在測量樣品非線性折射隨時間變化的特征時比較麻煩，而且誤差比較大，具體表現為：(1)測量時需先測量樣品的非線性吸收的時間特征，然后再把樣品分別放在兩個位置進行非線性折射時間特征的測量，最后還要除去非線性吸收的影響。(2)不能同時進行非線性吸收和非線性折射時間特征的測量，由于不同時刻激光的空間分布和能量是不同的，從而會引起較大的測量誤差。另外還有一種可以同時測量瞬態非線性吸收和非線性折射的相位物體泵浦探測技術(Junyi Yang，YinglinSong，Yuxiao Wang，Changwei Li，Xiao Jin，and Min Shui，“Time-resolved pump-probetechnology with phase object for measurements of optical nonlinearities”，Optics Express 17，7110–7116(2009))，就是在原有傳統泵浦探測系統的基礎上，在探測光路的透鏡前焦面的位置加一個相位物體。

但是，上述這些技術都有一個共同的特點，都需要通過移動平臺來實現兩束光延遲，從而實現時間分辨。在實驗的過程中，需要多個泵浦脈沖激光材料獲得一個時間分辨曲線結果。如只存在一個脈沖泵浦光，該技術就不能獲得材料的時間分辨特征曲線。

實用新型內容

本實用新型的目的是解決傳統泵浦探測中移動平臺延時線結構復雜且容易引入系統誤差的問題。