[發明專利]一種各向異性非線性光學特性測量裝置及其測量方法

有效

• 申請號: 202110174020.0
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN113029969B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 姜小芳;巫婕妤;劉欽;郭天雨;吳泳波;唐志列
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21
• 代理公司: 廣州駿思知識產權代理有限公司 44425
• 代理人: 吳靜芝

一種各向異性非線性光學特性測量裝置，依次位于第一光路上、可發出線偏振光的脈沖激光發生器、調節激光偏振方向的偏振補償器、進行分束的分束鏡、進行聚焦和放大的物鏡、夾住樣品沿Z軸移動的電動位移平臺、與物鏡共焦的第一透鏡、可調孔徑的光闌、進行二次聚焦的第二透鏡、探測樣品信號T_S的第一光電探測器以及位于第二光路并探測激光參考信號T_R的第二光電探測器；第一光路為Z軸方向，且與第二光路成夾角。本發明提供了一種各向異性非線性光學特性測量裝置。與現有技術相比較，本發明的非線性光學特性測量裝置及其測量方法滿足了各向異性樣品的非線性光學特性測量的需求。

技術領域

本發明涉及非線性光學測量領域，特別是涉及一種各向異性非線性光學特性測量裝置及其測量方法。

背景技術

在非線性光學中，一定頻率的入射光可以通過與介質相互作用而轉換成其他頻率的光，還可以產生一系列在光譜上周期分布不同頻率和光強的光。人們利用光束通過光學系統時入射光強與透射光強之間的非線性關系，實現光開關、激光調制等。所以說，研究非線性光學對于激光技術、光譜學的發展以及物質結構分析等都有著重要的意義。研究及尋找新的非線性光學材料，例如有機高分子、有機晶體等更是現今非線性光學的熱點之一。非線性光學晶體材料影響著光通信業發展。

在非線性光學晶體材料的研究中，由于單束Z掃描技術操作簡單，靈敏度高而被廣泛使用。傳統的Z掃描測量裝置請參閱圖1，由激光器(圖未示)輸出的高斯光束經過分束器BS后分為第一光束與第二光束，第一光束被第一探測器D1所接收形成參考信號T_R，以標定光源的功率。第二光束經過聚透鏡L后聚焦于O點作為Z軸的原點，且第二光束進入樣品100，第二探測器D2接收第二光束經位于光軸上的遠場小孔后的光信號并形成樣品信號T_S。當所述樣品100沿Z軸相對于焦平面移動時，由于所述樣品100的非線性作用，經遠場小孔后的光強透過率將發生變化，光束的發散或會聚。將T_S/T_R設為歸一化透過率T，歸一化透過率T與所述樣品100在Z軸的位置成一一對應關系，記錄歸一化透過率T與所述樣品100在Z軸的位置并繪制成函數曲線可獲得T-z函數曲線，即Z掃描曲線。通過Z掃描曲線就能獲取所述樣品100的非線性折射率等參數。對于不同物理機理的樣品，其Z掃描曲線形狀也不相同，因此通過對不同樣品進行Z掃描，并繪制T-z函數曲線能獲得不同樣品的非線性光學特性。

另一方面，各向異性晶體材料具有各向異性非線性光學特性，具體表現為在二維方向上材料有不同的電極化強度、折射率等性能數值。盡管激光的出現為非線性光學的研究提供了強度高和相干好的光束，為現代技術中發現各種非線性光學效應奠定了基礎。然而并不是所有材料在強激光的作用下都能產生非線性效應，只有滿足相位匹配的條件下才能實現對非線性材料的觀察。實現相位匹配其中一個方法就是改變入射光的角度。據此，如果要測量各向異性樣品的各向異性非線性光學特性，也可以通過改變入射光偏振角度相對于各向異性的晶軸夾角來獲取。然而，上述傳統的Z掃描測量裝置僅提供單一的入射光偏振角度，沒有考慮到入射激光的偏振狀態，難以滿足各向異性非線性光學特性測量的需求。

發明內容

基于此，本發明的目的在于，提供一種各向異性非線性光學特性測量裝置，為Z掃描時提供相對于各向異性的晶軸不同夾角的入射線偏振光，以滿足各向異性非線性光學特性測量的需求。

本發明采取的技術方案如下：

一種各向異性非線性光學特性測量裝置，依次位于第一光路上、可發出線偏振光的脈沖激光發生器、調節所述線偏振光偏振方向的偏振補償器、對所述線偏振光進行分束的分束鏡、對所述線偏振光進行聚焦的物鏡、夾住樣品沿Z軸方向移動的電動位移平臺、與所述物鏡共焦的第一透鏡、可調孔徑的光闌、對所述線偏振光進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的第一光電探測器以及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。