[發(fā)明專利]一種基于弱測(cè)量技術(shù)的非線性系數(shù)測(cè)量裝置及其測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910179334.2
• 申請(qǐng)日: 2019-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109883952B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李洪婧;李彥甲;黃靖正;劉苗苗;曾貴華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/01
• 分類號(hào): G01N21/01;G01N21/25
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發(fā)明提供了一種基于弱測(cè)量技術(shù)的非線性系數(shù)測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，包括探測(cè)部分和非線性產(chǎn)生部分；所述非線性產(chǎn)生部分：將泵浦光照射在待測(cè)非線性材料上，產(chǎn)生非線性現(xiàn)象；所述探測(cè)部分：將探測(cè)光通過(guò)所述泵浦光在待測(cè)非線性材料上的光斑中心，產(chǎn)生中心頻譜偏移，進(jìn)行非線性系數(shù)測(cè)量。本發(fā)明利用弱測(cè)量技術(shù)對(duì)中心頻譜偏移來(lái)進(jìn)行非線性系數(shù)測(cè)量，具有測(cè)量精確高，適用于不同光學(xué)材料的非線性系數(shù)測(cè)量，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于弱測(cè)量技術(shù)的非線性系數(shù)測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。

背景技術(shù)

隨著光通信和光信息處理等領(lǐng)域技術(shù)的飛速發(fā)展，非線性光學(xué)材料的研究日益重要。介質(zhì)的非線性特性在通信和精密測(cè)量等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用，其中精確測(cè)量介質(zhì)非線性系數(shù)具有重要的意義。具有便捷可靠的測(cè)量方法是尋找理想非線性材料的必要工具。

目前，測(cè)量非線性系數(shù)測(cè)量的方法都是采用間接的方法測(cè)量，如公開(kāi)號(hào)為CN105092477A的專利“非線性厚光子學(xué)材料的光學(xué)非線性測(cè)量裝置及測(cè)量方法”，測(cè)量的靈敏度和精確度受測(cè)量?jī)x器的影響。

弱測(cè)量技術(shù)是在有后選擇的情況下測(cè)量結(jié)果可以被明顯地放大，弱測(cè)量中所考慮的測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量?jī)x器之間的耦合強(qiáng)度比較弱，利用后選擇進(jìn)行測(cè)量結(jié)果的篩選，從而在耦合強(qiáng)度很弱的情況下使測(cè)量結(jié)果得到顯著的放大效果。弱測(cè)量技術(shù)在精密測(cè)量是目前研究的熱門方向，并且具有重要的研究意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于弱測(cè)量技術(shù)的非線性系數(shù)測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于弱測(cè)量技術(shù)的非線性系數(shù)測(cè)量裝置，包括探測(cè)部分和非線性產(chǎn)生部分；

所述非線性產(chǎn)生部分：將泵浦光照射在待測(cè)非線性材料7上，產(chǎn)生非線性現(xiàn)象；

所述探測(cè)部分：將探測(cè)光通過(guò)所述泵浦光在待測(cè)非線性材料7上的光斑中心，產(chǎn)生中心頻譜偏移，進(jìn)行非線性系數(shù)測(cè)量。

較佳的，所述探測(cè)部分包括：探測(cè)光源1、第一格蘭泰勒棱鏡4、第二格蘭泰勒棱鏡12、偏振分束器5、反射鏡6、波片11和光譜儀13；

所述探測(cè)光源1發(fā)出的探測(cè)光經(jīng)過(guò)所述第一格蘭泰勒 棱鏡4產(chǎn)生線性偏振光，線性偏振光進(jìn)入所述偏振分束器5后分成兩束光，所述待測(cè)非線性材料7位于其中一束光的光路上，兩束光分別通過(guò)反射鏡6再次經(jīng)過(guò)所述偏振分束器5輸出到所述波片11并進(jìn)入所述第二格蘭泰勒 棱鏡12，由所述光譜儀13進(jìn)行測(cè)量。

較佳的，所述第一格蘭泰勒 棱鏡4與所述第二格蘭泰勒 棱鏡12之間呈ε角的非正交狀態(tài)。

較佳的，所述ε的取值范圍為0ε＜＜1。

較佳的，所述非線性系數(shù)測(cè)量包括：

探測(cè)光在待測(cè)非線性材料7中產(chǎn)生的相位變化為：

n＝n₀+n₂|E|²，Δn＝n₂I_p，

其中，n為總折射率，n₀為線性折射率，n₂為待測(cè)非線性材料7的非線性系數(shù)，E 為光電場(chǎng)，Δn為待測(cè)非線性材料7的折射率變化，I_p為泵浦光強(qiáng)度，π為3.14，λ為泵浦光波長(zhǎng)，d為待測(cè)非線性材料7的厚度；

探測(cè)光產(chǎn)生的中心頻譜偏移Δω為：

其中，ω為探測(cè)光的頻率，τ為經(jīng)過(guò)待測(cè)非線性材料7后產(chǎn)生的延時(shí)，σ為探測(cè)光的線寬；

待測(cè)非線性材料7的非線性系數(shù)n₂為：