[發(fā)明專利]一種各向異性非線性光學(xué)特性測量裝置及其測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110174020.0
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN113029969B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜小芳;巫婕妤;劉欽;郭天雨;吳泳波;唐志列
• 申請（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21
• 代理公司: 廣州駿思知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44425
• 代理人: 吳靜芝

1.一種各向異性非線性光學(xué)特性測量方法，其特征在于：所述方法基于各向異性非線性光學(xué)特性測量裝置，所述裝置包括，依次位于第一光路上、可發(fā)出線偏振光的脈沖激光發(fā)生器、調(diào)節(jié)所述線偏振光偏振方向的偏振補(bǔ)償器、對所述線偏振光進(jìn)行分束的分束鏡、對所述線偏振光進(jìn)行聚焦和放大的物鏡、夾住樣品沿Z軸方向移動的位移平臺、與所述物鏡共焦的第一透鏡、可調(diào)孔徑的光闌、對所述線偏振光進(jìn)行二次聚焦的第二透鏡、探測所述線偏振光的樣品信號T_S的第一光電探測器；還包括位于第二光路并探測所述線偏振光的參考信號T_R的第二光電探測器；所述第一光路為Z軸方向，且與所述第二光路成夾角；還包括樣品位置選定組件，所述樣品位置選定組件包括照明光源、可翻折反射鏡、攝像頭以及第三透鏡；所述照明光源位于所述第一光路外，所述可翻折反射鏡位于所述第一透鏡與所述光闌之間并能夠位于或離開所述第一光路；所述第三透鏡位于所述照明光源與所述可翻折反射鏡之間；

所述方法包括以下步驟：

將樣品設(shè)置在沿Z軸方向移動的位移平臺上；

進(jìn)行樣品測量位置選定：打開可翻折反射鏡，使照明光源發(fā)出的光線依次入射到所述第三透鏡、所述可翻折反射鏡，經(jīng)可翻折反射鏡反射的光在所述第一光路依次經(jīng)過所述第一透鏡、所述樣品、所述物鏡和所述分束鏡，并經(jīng)過所述分束鏡反射后進(jìn)入所述攝像頭進(jìn)行成像，以便于觀察所述樣品表面情況；若所述樣品的表面情況為均勻，則翻轉(zhuǎn)所述可翻折反射鏡以及關(guān)閉所述照明光源，使其對第一光路不造成影響后，進(jìn)行Z掃描；若所述樣品的表面情況為不均勻，調(diào)整樣品的位置，并重復(fù)進(jìn)行樣品成像，直到所述樣品的表面情況為均勻，翻轉(zhuǎn)所述可翻折反射鏡以及關(guān)閉所述照明光源使其不對第一光路造成影響后，進(jìn)行Z掃描；

所述Z掃描包括以下步驟：使所述脈沖激光發(fā)生器發(fā)出的線偏振光，所述線偏振光沿Z軸的第一光路依次進(jìn)入所述偏振補(bǔ)償器、所述分束鏡、所述物鏡、所述樣品、所述第一透鏡、所述光闌、所述第二透鏡以及所述第一光電探測器，以獲取樣品信號T_S；

所述分束鏡從所述線偏振光分出一束光線，該束光線沿與第一光路成夾角的第二光路入射到第二光電探測器，以獲取激光參考信號T_R；

通過偏振補(bǔ)償器調(diào)節(jié)所述線偏振光的偏振角度，獲取所述樣品位于同一Z軸位置、不同偏振角度下的樣品信號T_S和參考信號T_R；

沿Z軸方向移動所述樣品，并獲取同一偏振角度、所述樣品位于不同Z軸位置下的樣品信號T_S和參考信號T_R；

根據(jù)所述樣品位于同一Z軸位置、不同偏振角度下的樣品信號T_S和參考信號T_R， 以及同一偏振角度、所述樣品位于不同Z軸位置下的樣品信號T_S和參考信號T_R繪制T_S/T_R-Z函數(shù)曲線以獲取樣品的各向異性非線性光學(xué)特性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性非線性光學(xué)特性測量方法，其特征在于：還包括設(shè)置分析器，所述分析器分別與所述第一光電探測器以及所述第二光電探測器電連接，所述分析器獲取所述樣品信號T_S和所述參考信號T_R并進(jìn)行分析計算。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的各向異性非線性光學(xué)特性測量方法，其特征在于：還包括設(shè)置信號放大器，所述信號放大器分別與所述第一光電探測器、所述第二光電探測器以及所述分析器電連接；所述信號放大器對所述樣品信號T_S和所述參考信號T_R進(jìn)行放大、去噪后，所述分析器進(jìn)行分析計算。

4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項所述的各向異性非線性光學(xué)特性測量方法，其特征在于：還包括設(shè)置衰減片，所述衰減片位于第一光路上且位于在所述脈沖激光發(fā)生器與所述偏振補(bǔ)償器之間，所述衰減片調(diào)整所述線偏振光的功率。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的各向異性非線性光學(xué)特性測量方法，其特征在于：所述分析器為安裝有控制與分析軟件的計算機(jī)，所述控制與分析軟件專門用Labview編寫。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的各向異性非線性光學(xué)特性測量方法，其特征在于：所述信號放大器為雙通道的鎖相放大器。