8。其中，该探测光路包括第一反射镜5、相位光阑6和第一透镜7，入射进探测光路的探测光先入射至第一反射镜5，探测光在第一反射镜5上产生反射形成反射反射探测激光，反射探测激光依次经相位光阑6、第一透镜7后射出探测光路并入射至待测样品8。反射探测激光射出探测光路后入射至待测样品8上，反射探测激光在待测样品8上产生反射并形成反射激光，然后反射激光入射至第二分束器13，且反射激光由第二分束器13分为透射测量光和反射测量光。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16并入射至同一 CCD探测器17。其中，开孔测量光路里设置有第四反射镜14，透射测量光进入开孔测量光路后入射至第四反射镜14并在第四反射镜14上产生反射形成开孔测量光，开孔测量光射出开孔测量光路后通过衰减器16再入射至CCD探测器17，并在CCD探测器17上得到一系列开孔测量光斑。闭孔测量光路包括小孔光阑15，反射测量光通过小孔光阑15形成闭孔测量光，该闭孔测量光通过衰减器13入射至同一 CXD探测器14并在CXD探测器14上得到一系列闭孔测量光斑。该CXD探测器17与计算机处理系统18电连接，CCD探测器17上得到的测量光斑和监测光斑传输至计算机处理系统18，计算机处理系统18对测量光斑和监测光斑进行数据处理之后即可得到待测样品8的非线性特性。
[0028]该测量装置的测量步骤为:
[0029](1)、按装置所示布置光路，放上待测薄膜样品，移动直角棱镜10，(XD探测器17同时接收不同延迟时间的“开孔”和“闭孔”能量，并绘制不同延迟时间的“开孔”透过能量曲线和“闭孔”透过能量曲线。
[0030](2 )、对上述不同延迟时间的“开孔”透过能量曲线和“闭孔”透过能量曲线进行数据处理，获得所需的待测薄膜样品的光学非线性系数。
[0031]步骤(2)中的数据处理包括分别对CXD探测器17上的“开孔”光斑图像和“闭孔”光斑图像进行积分，得到“开孔”透过能量随延迟时间的变化曲线和“闭孔”透过能量随延迟时间的变化曲线。由于“开孔”透过能量曲线只与非线性吸收有关，对“开孔”透过能量曲线进行拟合可以得到非线性吸收系数。“闭孔”透过能量曲线与非线性吸收和非线性折射相关，在已知非线性吸收系数的情况下，对闭孔除以开孔能量曲线进行拟合得到非线性折射系数。
[0032]栗浦光经栗浦光路入射至待测样品8，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8，探测光在待测样品8上产生反射形成反射激光，激光在待测样品8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8上产生透射时对薄膜材料造成的损伤；闭孔测量光和开孔测量光依次经衰减器16后入射至同一块CXD探测器17并在CXD探测器17上得到一系列开孔测量光斑和闭孔测量光斑，由于一块CCD探测器17上同时接收闭孔测量光和开孔测量光，在通过处理开开孔测量光斑和闭孔测量光斑并得出待测样品8的非线性折射系数的过程中，可有效消除因激光器I发射的激光能量抖动对待测样品8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。此外，栗浦光路中设有由两个反射镜和一个直角棱镜10组成的时间延迟部件，通过移动直角棱镜10，调节直角棱镜10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。
[0033]实施例2
[0034]在实施例一的基础上，该相位光阑6为环形结构，且该相位光阑6的中心阴影区域与相位光阑6的其他区域的相位差为/2ο上述相位差是通过在相位光阑6的玻璃板阴影区域上镀有介质膜来实现。
[0035]作为优选，该相位光阑6置于第一透镜7的前焦平面上，该待测样品8置于第一透镜7的后焦平面上。
[0036]实施例3
[0037]在实施例一或实施例二的基础上，入射到待测样品8的栗浦光和入射至待测样品8的探测光之间的夹角α为10° -20°，本实施例中夹角α为15°，确保栗浦反射光和探测反射光不发生重叠，保证接收的测量反射光的准确性。
[0038]实施例4
[0039]在上述实施例的基础上，第四反射镜14上形成的开孔测量光和闭孔测量光相互平行，确保开孔测量光斑和闭孔测量光斑测量的准确性，同时也保证了光路的紧凑性和通畅性。
[0040]实施例5
[0041]在上述实施例的基础上，第一分束器2的反射一透射比大于10:1。本实施例中，第一分束器2的反射一透射比为15:1。
[0042]作为优选，第二分束器13的透过率和反射率均为50%，保证开孔测量光和闭孔测量光能量相同。
[0043]实施例6
[0044]在上述实施例的基础上，监测光路中还设置有小孔光阑15，该小孔光阑15的孔径的尺寸与相位光阑6在远场的衍射光斑的尺寸相同。该相位光阑6在远场的衍射光斑是指入射激光经由相位光阑6传播到小孔光阑15位置处形成的光斑。
[0045]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种非线性薄膜材料的光学非线性测量装置，其特征在于: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);所述激光器(I)产生的入射激光入射至第一分束器(2)后并由第一分束器(2)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(8)，所述探测光经探测光路入射至待测样品(8)，所述探测光在待测样品(8)上产生反射形成反射激光，反射激光入射至第二分束器(13)后并由第二分束器(13)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(16)入射至同一 CXD探测器(17)并在CXD探测器(17)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(17)与计算机处理系统(18)电连接，所述CCD探测器(17)上得到的测量光斑和监测光斑传输至计算机处理系统(18)。2.如权利要求1所述的非线性薄膜材料的光学非线性测量装置，其特征在于:所述探测光路包括第一反射镜(5 )、相位光阑(6 )和第一透镜(7 )，所述探测光在第一反射镜(5 )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(6)、第一透镜(7)后入射至待测样品(8)。3.如权利要求2所述的非线性薄膜材料的光学非线性测量装置，其特征在于:所述相位光阑(6)为环形结构，所述相位光阑(6)的中心阴影区域与其他区域的相位差为31/2。4.如权利要求2或3所述的非线性薄膜材料的光学非线性测量装置，其特征在于:所述相位光阑(6 )置于第一透镜(7 )的前焦平面上，所述待测样品(8 )置于第一透镜(7 )的后焦平面上。5.如权利要求1所述的非线性薄膜材料的光学非线性测量装置，其特征在于:入射到待测样品(8)的栗浦光和入射至待测样品(8)的探测光之间的夹角α为10° -20°。6.如权利要求1所述的非线性薄膜材料的光学非线性测量装置，其特征在于:所述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)，所述栗浦光入射至第二反射镜(9)上产生反射形成反射栗浦激光，反射栗浦激光经直角棱镜(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，再反射栗浦激光经第二透镜(12)后入射至待测样品(8)。7.如权利要求1所述的非线性薄膜材料的光学非线性测量装置，其特征在于:所述开孔测量光路包括第四反射镜(14)，所述透射测量光入射至第四反射镜(14)并在第四反射镜(14)上产生反射形成开孔测量光，所述开孔测量光通过衰减器(13)入射至CXD探测器(14)并在CXD探测器(14)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(15)，所述反射测量光通过小孔光阑(15)形成闭孔测量光，所述闭孔测量光通过衰减器(13)入射至CXD探测器(14)并在CXD探测器(14)上得到一系列闭孔测量光斑。8.如权利要求7所述的非线性薄膜材料的光学非线性测量装置，其特征在于:所述小孔光阑(15)的孔径的尺寸与相位光阑(6)在远场的衍射光斑的尺寸相同。9.如权利要求1所述的非线性薄膜材料的光学非线性测量装置，其特征在于:所述开孔测量光与闭孔测量光相互平行。10.如权利要求1所述的非线性薄膜材料的光学非线性测量装置，其特征在于:所述第一分束器(2)的反射一透射比大于10:1。
【专利摘要】本实用新型公开了一种非线性薄膜材料的光学非线性测量装置，属于非线性光子学材料和非线性光学测量技术领域中的非线性光子学材料的光学非线性测量装置，其目的在于提供一种非线性薄膜材料的光学非线性测量装置。其包括激光器、泵浦光路、探测光路、测量光路和计算机处理系统；入射激光经第一分束器后形成泵浦光、探测光，探测光在待测样品上产生反射形成反射激光；反射激光经第二分束器后形成的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CCD探测器并在CCD探测器上得到一系列测量光斑和监测光斑。本实用新型装置结构简单、测量方便，可广泛应用于非线性薄膜材料特别是非透明薄膜材料的光学非线性测量。
【IPC分类】G01N21/17
【公开号】CN204903381
【申请号】CN201520680761
【发明人】张霖, 任寰, 姜宏振, 杨 一, 陈波, 马骅, 石振东, 原泉, 李 东, 刘勇, 刘旭, 马玉荣, 杨晓瑜, 柴立群
【申请人】中国工程物理研究院激光聚变研究中心
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月6日