[發明專利]光學超晶格極化質量測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201911253977.3
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN110702641B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 尹志軍;吳冰;倪榮萍;許志城
• 申請（專利權）人: 南京南智先進光電集成技術研究院有限公司
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請公開了一種光學超晶格極化質量測量方法，包括如下步驟：用激光器發射一束激光照射超晶格樣品，獲得該束激光的多級衍射圖樣；測量所述多級衍射圖樣的衍射光強，并獲得相應的衍射級次；基于所述衍射級次及該衍射級次對應的衍射光強，得出所述超晶格樣品在照射位置的占空比；基于所述占空比，得出反映所述照射位置的極化質量的有效非線性系數。該測量方法的設計能夠使得極化質量的測量變得簡單、測量裝置不繁瑣、測量精度高。此外，本申請還公開了一種光學超晶格極化質量測量裝置。

技術領域

本申請涉及光學測量技術領域，特別涉及一種光學超晶格極化質量測量方法。此外，本申請還涉及一種光學超晶格極化質量測量裝置。

背景技術

準相位匹配 (Quasi-Phase-Matching, QPM) 的概念是 J.Armstrong 和N.Bloembergen 等人于 1962 年提出的，距今已近 40 年。雖然 QPM 理論提出的非常早，但由于周期極化晶體制備上的困難，直到上世紀 80 年代初南京大學的研究人員將微結構引入介電體，研制出介電體超晶格(Dielectric Superlattice)，人們才開始對 QPM 進行實驗上的探索。由于在介電體超晶格中，被周期調制的參數主要是二階非線性系數χ(2)，所以介電體超晶格也稱作光學超晶格(Optical Superlattice)。

光學超晶格基質材料有鈮酸鋰(LiNbO3,LN)、鉭酸鋰(LiTaO3,LT)、KTiOPO4(KTP)等。QPM 的主要應用之一是高效的激光變頻，包括倍頻(Second-Harmonic-Generation,SHG)、和頻(Sum-Frequency-Generation, SFG)、差頻 (Different-Frequency-Generation, DFG)、光參量產生 / 放 大 / 振 蕩 (Optical Parametric Generation/Amplification/Oscillation, OPG/OPA/OPO)等過程。目前，激光變頻技術已發展為激光產業的一項重要技術。

超晶格的結構一般為周期性結構，為達到轉換最大效率，其正負疇的占空比需要達到50%。但是在材料制備中，由于各種工藝條件的限制，制備出的實際超晶格結構具有各種誤差，其中影響最大的是占空比誤差。在現有技術中，一般采用二維傅里葉變換方法評價光學超晶格極化質量的方法，采用顯微鏡對超晶格圖樣進行采集并進行數字傅里葉變換，獲取極化質量。但是這種方法需要使用到顯微鏡并且需要人工對圖像進行較多步驟的處理。專利 CN103674895B 提出了一種超晶格材料周期測量儀，但是這種儀器只能測量超晶格周期，并不能對超晶格極化質量進行評價。

發明內容

本申請要解決的技術問題為提供一種光學超晶格極化質量測量方法，該測量方法的設計能夠使得極化質量的測量變得簡單、測量裝置不繁瑣、測量精度高。此外，本申請還提供一種光學超晶格極化質量測量裝置。

為解決上述技術問題，本申請提供一種光學超晶格極化質量測量方法，包括如下步驟：

用激光器發射一束激光照射超晶格樣品，獲得該束激光的多級衍射圖樣；

測量所述多級衍射圖樣的衍射光強，并獲得相應的衍射級次；

基于所述衍射級次及該衍射級次對應的衍射光強，得出所述超晶格樣品在照射位置的占空比；

基于所述占空比，得出反映所述照射位置的極化質量的有效非線性系數。

可選的，

所述基于所述占空比得出反映所述極化質量的有效非線性系數的步驟，包括：

基于如下策略關系式得出所述有效非線性系數：

其中，表示有效非線性系數，表示占空比。

可選的，