非线性薄膜材料的光学非线性测量装置的制造方法

文档序号:9994318阅读:709来源:国知局
非线性薄膜材料的光学非线性测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于非线性光子学材料和非线性光学测量技术领域,涉及一种非线性光子学材料的光学非线性测量装置,尤其涉及一种非线性薄膜材料的光学非线性测量装置。
【背景技术】
[0002]近年来,随着高功率激光技术、光学通信以及光信息处理等领域的高速发展,非线性光学材料在光开关、全光器件、高速光电设备、高功率激光器件、激光防护及光限幅等方面的应用日益引起人们的广泛关注。而非线性光学材料的发展主要依赖于光学非线性测量技术的研究。目前,常用的光学非线性测量技术有简并四波混频、三波混频、三次谐波法、非线性干涉法、非线性椭圆偏振法、马赫-曾德干涉法、4f相位相干成像法、Z扫描法等。其中 Z 扫描方法(M.Sheik-Bahae, A.A.Said, E.ff.Van Stryland.High-sensitivity,Single-beam n2 Measurements.0pt.Lett.1989, 14:955 - 957)是目前最为常用的测量材料光学非线性的方法,它具有可以同时测量非线性折射和非线性吸收,装置简单,灵敏度高等优点。4f 相位相干成像系统(G.Boudebs and S.Cherukulappurath,“Nonlinearoptical measurements using a 4f coherent imaging system with phase object”Phys.Rev.A,69,053813 (2004))是近年来发展起来的测量光学非线性的一种新方法,具有光路简单、单脉冲测量,无需样品移动、对光源能量稳定性要求不高等优点。
[0003]申请号为200820041810.1的实用新型专利就公开了一种基于Z扫描的栗浦探测装置。该栗浦探测装置包括激光光源、分束器,所述分束器把入射激光束分为两束,分别进入栗浦光路和探测光路,所述栗浦光路包括时间延迟部件和凸透镜;所述探测光路包括凸透镜、出射分束器和两个探测器,待测样品位于凸透镜的后焦面上,在所述探测光路的凸透镜之前,设置有相位物体。把激光束分为两束,光强较强的一束为栗浦光,较弱的一束为探测光,栗浦光经过时间延迟聚焦到待测样品上,使处于基态的非线性样品产生非线性吸收和非线性折射;待测样品位于探测光光路中凸透镜的焦平面上,出射的探测光经过一分光镜分为两束,一束直接进入第一探测器,另一束通过一个中心和光轴重合的小孔径光阑合后进入第二探测器;在所述探测光光路中,凸透镜之前设置有相位物体。
[0004]上述栗浦探测装置随可以用于确定材料的光学非线性机制并可同时准确的测量材料重要的非线性光学参数。该栗浦探测装置中由于作为栗浦光的光强较强,且该栗浦光透过待测材料后再在探测器上成像,因而当待测材料为薄膜材料时,光强较强的栗浦光透射过薄膜材料后,会因为累积热效应可能对薄膜材料造成损伤,影响薄膜材料的各种光学特性。而且如果为非透明薄膜材料,会因为透过率过低,导致无法准确测量。此外,由于透过待测样品的激光在经分光镜后的两束激光分别由两个探测器进行探测,激光器在发射激光进行光学非线性测量的过程中,在不同时刻由激光器发射的激光能量可能有所不同,两个光电探测器的响应也不完全一致,因而激光器发射的激光能量的不同将影响待测样品的光学非线性测量结果,最终致使待测样品的光学非线性测量结果误差较大。

【发明内容】

[0005]本实用新型的发明目的在于:针对现有技术存在的问题,提供一种非线性薄膜材料的光学非线性测量装置,测量装置中栗浦光和探测光在薄膜材料上产生反射,减少栗浦光对薄膜材料造成的损伤,同时也适用于非透明薄膜材料的测量;且该测量装置中设置一块CCD相机同时接收“开孔”测量光和“闭孔”测量光,可有效消除因激光器发射的激光能量抖动对待测样品的光学非线性测量结果造成的影响,提高测量结果的准确度。
[0006]为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案为:
[0007]一种非线性薄膜材料的光学非线性测量装置,包括激光器、栗浦光路、探测光路、测量光路和计算机处理系统;所述激光器产生的入射激光入射至第一分束器后并由第一分束器分成栗浦光和探测光;所述栗浦光经栗浦光路入射至待测样品,所述探测光经探测光路入射至待测样品,所述探测光在待测样品上产生反射形成反射激光,反射激光入射至第二分束器后并由第二分束器分成透射测量光和反射测量光;所述透射测量光、反射测量光分别经开孔测量光路、闭孔测量光路后通过衰减器入射至同一 CXD探测器并在CXD探测器上得到一系列开孔测量光斑和闭孔测量光斑;所述CCD探测器与计算机处理系统电连接,所述CCD探测器上得到的测量光斑和监测光斑传输至计算机处理系统。
[0008]作为本实用新型的优选方案,所述探测光路包括第一反射镜、相位光阑和第一透镜,所述探测光在第一反射镜上产生反射形成反射探测激光,反射探测激光依次经相位光阑、第一透镜后入射至待测样品。
[0009]作为本实用新型的优选方案,所述相位光阑为环形结构,所述相位光阑的中心阴影区域与其他区域的相位差为η/2。
[0010]作为本实用新型的优选方案,所述相位光阑置于第一透镜的前焦平面上,所述待测样品置于第一透镜的后焦平面上。
[0011]作为本实用新型的优选方案,入射到待测样品的栗浦光和入射至待测样品的探测光之间的夹角α为10° -20°。
[0012]作为本实用新型的优选方案,所述栗浦光路包括第二反射镜、直角棱镜、第三反射镜和第二透镜,所述栗浦光入射至第二反射镜上产生反射形成反射栗浦激光,反射栗浦激光经直角棱镜后入射至第三反射镜并在第三反射镜上产生再次反射形成再反射栗浦激光,再反射栗浦激光经第二透镜后入射至待测样品。
[0013]作为本实用新型的优选方案,所述开孔测量光路包括第四反射镜,所述透射测量光入射至第四反射镜并在第四反射镜上产生反射形成开孔测量光,所述开孔测量光通过衰减器入射至CCD探测器并在CCD探测器上得到一系列开孔测量光斑。所述闭孔测量光路包括小孔光阑,所述反射测量光通过小孔光阑形成闭孔测量光,所述闭孔测量光通过衰减器入射至CXD探测器并在CXD探测器上得到一系列闭孔测量光斑。
[0014]作为本实用新型的优选方案,所述小孔光阑的孔径的尺寸与相位光阑在远场的衍射光斑的尺寸相同
[0015]作为本实用新型的优选方案,所述开孔测量光与闭孔测量光相互平行。
[0016]作为本实用新型的优选方案,所述第一分束器的反射一透射比大于10:1。
[0017]综上所述,由于采用了上述技术方案,本实用新型的有益效果是:
[0018]本实用新型中,栗浦光经栗浦光路入射至待测样品,栗浦光使处于基态的非线性薄膜材料产生非线性吸收和非线性折射,探测光经探测光路入射至待测样品,探测光在待测样品上产生反射形成反射激光,激光在待测样品上产生反射时对薄膜材料造成的损伤明显低于激光在待测样品上产生透射时对薄膜材料造成的损伤;测量光和监测光依次经衰减器后入射至同一块CXD探测器并在CXD探测器上得到一系列测量光斑和监测光斑,由于一块CCD探测器上同时接收测量光和监测光,在通过处理测量光斑和监测光斑并得出待测样品的非线性折射系数的过程中,可有效消除因激光器发射的激光能量抖动对待测样品的光学非线性测量结果造成的影响,从而提高测量结果的准确度。
[0019]此外,栗浦光路中设有由两个反射镜和一个直角棱镜组成的时间延迟部件,通过移动直角棱镜,调节直角棱镜与反射镜之间的距离,改变栗浦光束传播距离,达到调节延迟时间的目的,从而可测量薄膜材料的光学非线性时间特性。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的结构示意图;
[0021]图2为本实用新型中的相位光阑示意图
[0022]其中,附图标记为:1一激光器、2—第一分束器、5—第一反射镜、6—相位光阑、7—第一透镜、8—待测样品、9 一第二反射镜、10—直角棱镜、11 一第三反射镜、12—第二透镜、13—第二分束器、14一第四反射镜、15—小孔光阑、16—衰减器、17 — CXD探测器、18—计算机处理系统。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图,对本实用新型作详细的说明。
[0024]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
[0025]实施例1
[0026]—种非线性薄膜材料的光学非线性测量装置,该光学非线性测量装置主要用于测量非线性薄膜材料的光学非线性参数以及光学非线性时间特性。
[0027]该光学非线性测量装置包括激光器1、栗浦光路、探测光路、测量光路和计算机处理系统18。激光器I产生入射激光并入射至第一分束器2,入射激光由第一分束器2分为栗浦光和探测光两束激光。该栗浦光进入栗浦光路并通过栗浦光路入射至待测样品8。其中,该栗浦光路包括第二反射镜9、直角棱镜10、第三反射镜11和第二透镜12,入射进栗浦光路的栗浦光先入射至第二反射镜9,栗浦光在第二反射镜9上产生反射形成反射栗浦光。反射栗浦光经直角棱镜10后入射至第三反射镜11,并在第三反射镜11上产生再次反射形成再反射栗浦激光,再反射栗浦激光经过第二透镜12后射出栗浦光路并入射至待测样品8。第二反射镜9、直角棱镜10和第三反射镜11共同组成时间延迟部件,并通过移动直角棱镜10调节直角棱镜10与第二反射镜9、第三反射镜11之间的距离,改变栗浦光在栗浦光路中的传播距离,达到调节延迟时间的目的。该探测光进入探测光路并通过探测光路入射至待测样品
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