专利名称：利用积分球实现的一种二阶非线性光学测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用积分球实现的新的二阶非线性光学测试系统。
背景技术：
非线性光学是现代光学的一个新领域，是研究在强光作用下物质的响应与光强呈 现的非线性关系的科学。在众多的非线性光学效应中，二阶非线性光学效应(倍频效应) 是最引人注目也是研究得最多的非线性效应。利用二阶非线性光学效应可以扩展激光频率 覆盖的光谱范围。 目前，二阶非线性光学效应测试系统仍未见有成熟的商业整机产品，尤其是进 行准确的定量分析。为克服此问题，我们已经建立了一套对倍频光高分辨率、高灵敏 度，且易区分和识别倍频光和非倍频光的二阶非线性光学效应测试系统，已申请专利 200710008880. 7。在这套系统中，对倍频光的收集显得至关重要，特别在定量分析方面，倍 频光能否完全收集分析是定量分析的关键。因此，设计一种能合理收集倍频光的方式非常 有意义。
发明内容
本发明的目的是在我们研制的新型二阶非线性光学效应测试系统中安装光学积 分球部件，从而使其能完全地收集倍频光，更方便地进行定性和定量二阶非线性光学效应 的测试。 —种基于积分球的二阶非线性光学测试系统，该系统中，激光光源1发射的激光 照射样品2，样品2置于积分球3的中心或置于积分球入射光窗口的背面，积分球3收集样 品产生的倍频光，输出到谱仪4，谱仪4分光后将光输出到探测器5，探测器5将信号输出到 仪器控制和数据分析系统6进行数据分析。 所述的激光光源1采用输出1. 06um激光的电光调Q的固体激光器，或采用OPO技 术调制输出其它波长的激光。 所述的积分球3的出光口直接对准谱仪4的狭缝。
所述的倍频光用光纤7传导到谱仪4。 积分球的主要功能是光收集器，被收集的光可以用作漫反射光源或被测源，已广 泛用于多种光学测试系统中。在以前专利"二阶非线性光学测试系统"(200710008880.7) 中加入积分球就是将其作为一个光收集器和被测源。倍频光经积分球球壁多次漫反射后， 使整个球壁上的照度均匀分布，故通过球壁上的窗口射到探测器上的光通量正比于倍频光 的光通量。因此，通过与标准样品的测试作比较，被测试样品的倍频光经积分球、谱仪分光， 再到探测器上的光通量就可以进行定量分析样品倍频效应的大小。 该测试系统中样品室放置积分球的优点是使用积分球来测量光通量时，测量结果 非常可靠。积分球可降低并除去光线的形状、发散角度以及探测器上不同位置响应度差异 所造成的测量误差。而且，积分球也可认为是一种光强度衰减器，能降低强的倍频光对探测器的可能损伤。本套测试系统充分利用积分球的优点，准确实现对样品的倍频效应的定性 和定量测试。
附图1为不使用光纤的基于积分球的二阶非线性光学测试系统的放置示意图，附
图2为使用光纤的基于积分球的二阶非线性光学测试系统的放置示意图，包括激光光源
1 ，样品2，积分球3，谱仪4，探测器5，仪器控制和数据分析系统6，光纤7。 激光光源位于样品前，样品位于积分球中心或积分球入射光窗口的背面，用光纤
连接积分球的出光口和谱仪的狭缝或将积分球的出光口直接对准谱仪的狭缝，谱仪后连接
探测器，探测器再连接到仪器控制和数据分析系统。 附图3、4分别为仪器控制和数据收集系统捕捉到的1. 06um和1. 94um激光下非线 性光学晶体磷酸钛氧钾的倍频峰图。
具体实施例方式
下面结合
该发明的具体实施方案。 本发明采用的激光光源采用电光调Q的固体激光器输出1.06um激光，或采用 OPO技术调制输出其它波长的激光。使用滤光片，可分别使用其中一种波长的激光；或同时 使用两种波长的激光。 本发明采用的积分球为通用的积分球，置于样品室中，用于收集样品产生的倍频 光。样品或置于积分球中心或置于积分球入射光窗口的背面。本发明采用的谱仪优选分辨率《0. 2nm，波长精度《0. 5nm，波长重复精度
《0.3nm。积分球的出光口直接对准谱仪3的狭缝。 本发明采用的探测器可选用阵列式探测器。 本发明采用的仪器控制和数据分析系统用于数据采集和分析。 本发明采用的光纤用于连接积分球的出光口和谱仪的狭缝，将积分球出来的光传
导到谱仪。
实施例 分别用1. 06um和1. 94um的激光测试了经典的非线性光学晶体磷酸钛氧钾 (KTiOP04， KTP)的倍频效应。 采用电光调Q的固体激光器输出1. 06um激光，或采用OPO技术调制输出1. 94um 的激光，分别加滤光片，使只有一种波段的激光照射到样品上。用积分球收集样品产生的 光，用光纤传导到Edinburgh FLS920谱仪的狭缝，谱仪将倍频光和其它杂光分开，将光输出 到ANDORTMiDus CCD探测器。仪器控制和数据收集系统(主机intel Pentium Dual-Core Inside )很好地捕捉到了倍频峰。两个波长下的倍频峰图见附图3、4，其中图3是1. 06um 下的测试到的在0. 532咖的倍频峰，图4是1. 94um下的测试到的在0. 97um的倍频峰。
权利要求
一种基于积分球的二阶非线性光学测试系统，其特征在于该系统中，激光光源(1)发射的激光照射样品(2)，样品(2)置于积分球(3)的中心或置于积分球入射光窗口的背面，积分球(3)收集样品产生的倍频光，输出到谱仪(4)，谱仪(4)分光后将光输出到探测器(5)，探测器(5)将信号输出到仪器控制和数据分析系统(6)进行数据分析。
2. 如权利要求l所述的二阶非线性光学测试系统，其特征在于所述的激光光源(1) 采用输出1.06um激光的电光调Q的固体激光器，或采用OPO技术调制输出其它波长的激 光。
3. 如权利要求l所述的二阶非线性光学测试系统，其特征在于所述的积分球(3)的 出光口直接对准谱仪(4)的狭缝。
4. 如权利要求1所述的二阶非线性光学测试系统，其特征在于所述的倍频光用光纤 (7)传导到谱仪(4)。
5. 如权利要求l所述的二阶非线性光学测试系统，其特征在于所述的谱仪(4)的分 辨率《0. 2nm，波长精度《0. 5nm，波长重复精度《0. 3nm。
全文摘要
本发明涉及一种基于积分球的二阶非线性光学测试系统。本系统充分利用积分球的工作原理，输出正比于倍频光光通量的光通量到探测器上，实现对样品的倍频效应的定性和定量测试。使用积分球具有测量结果可靠，能降低并除去光线的形状、发散角度以及探测器上不同位置响应度差异所造成的测量误差等优点。同时它相当于一种光强度衰减器，能降低强的倍频光对探测器的可能损伤。
文档编号G01N21/17GK101769860SQ200810072519
公开日2010年7月7日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者张戈, 邹建平, 郭国聪, 郭胜平, 黄呈辉 申请人:中国科学院福建物质结构研究所