专利名称：一种用于测量非线性材料倍频系数的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种非线性材料的倍频技术，尤其是涉及一种用于测量非线性材料 倍频系数的装置。
背景技术：
倍频(或称为二次谐波振荡)是非线性光学混频中最典型、最重要、最基本的技术， 也是应用最广泛的技术，倍频技术是利用非线性晶体在强激光作用下的二次非线性效 应，使频率为co的激光通过非线性晶体后变为频率为2(0的倍频光或二次谐波，可以说 倍频技术是激光频率变换的基础，对激光高技术的发展和拓宽激光的应用领域具有十分 重要的意义。通过激光倍频可以获得多种波长的激光，例如可产生红光、绿光、蓝光、 紫外和深紫外激光等，这些产生的光在大屏幕激光显示、激光医疗、高密度存储、微电 子、微机械、激光全息技术以及泵浦可调谐光参量激光等方面有着巨大的应用前景和广 阔的市场。我们将用非线性材料产生倍频激光的器件称为倍频激光器， 一般把入射的激 光称为基频光，由倍频激光器出来的激光称为倍频光或二次谐波。如要获取倍频激光器 中使用的非线性材料的倍频效应，则需对非线性材料的倍频系数进行测量，但由于非线 性晶体的生长比较困难且需要很长时间，而且多数非线性晶体是以粉末的形式存在，且 是不可溶性的，所以测量非线性晶体的倍频系数通常是通过采用测量晶体粉末倍频效应 的方法来获取。测量晶体粉末倍频效应的方法虽然得到了半定量的结果，但却可以快速 有效的为非线性材料的研究提供可靠依据。
目前，在二阶非线性材料测试方面，己有多种测试方法可行，比如电场二次谐波法、 溶剂变色法、电晕极化法和Kurtz粉末倍频法等。己有的Kurtz粉末倍频法尽管在测量 上不如其它方法精确，但从发展趋势看，因其具有简单、快速、有效等特点，所以应用 将会越来越广泛。Kurtz粉末倍频法能够直接反映有机或无机粉末材料的二次谐波的特 性，既可作为评价有机或无机粉末材料的二阶非线性光学性能的依据，又能为生长实用 型倍频光学晶体提供粉末微晶材料的预选。另外，多年以来，随着光电子技术的不断发 展，许多先进的光电子元件层出不穷，因而有条件使传统的Kurtz粉末倍频法在具体的 测量装置测试过程中得以不断改进，比如王桂玲等引入了 boxcar,邵宗书等引入了透可 见滤近红外的滤色片及一块0.53u窄带滤色片及Schott衰减片，J.M.Halbout，S.Blit等引 入了单色仪等等。这些测量装置中，数据采集所用的仪器结构比较复杂，且测量时不能完整地得到相近波长的实验数据。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单，且能够保证测量结果准确可 靠的用于测量非线性材料倍频系数的装置。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为 一种用于测量非线性材料倍频 系数的装置，包括泵浦激光源、分束器、分光计转台、基频光探头、倍频光探头、第一 光纤光谱仪、第二光纤光谱仪和终端设备，所述的分光计转台上设置有用于放置被测样 品的样品槽，所述的基频光探头与所述的第一光纤光谱仪通过第一光纤连接，所述的倍 频光探头与所述的第二光纤光谱仪通过第二光纤连接，所述的第一光纤光谱仪和所述的 第二光纤光谱仪分别与所述的终端设备连接，所述的泵浦激光源输出的基频光入射到所 述的分束器上被分成反射基频光和透射基频光，所述的基频光探头探测到所述的反射基 频光，并将所述的反射基频光传输给所述的第一光纤光谱仪，所述的第一光纤光谱仪探 测所述的反射基频光的光强信息并传输所述的反射基频光的光强信息给所述的终端设 备，所述的透射基频光入射到所述的被测样品上，所述的透射基频光经所述的被测样品 倍频后输出倍频光，所述的倍频光探头探测到所述的倍频光，并将所述的倍频光传输给 所述的第二光纤光谱仪，所述的第二光纤光谱仪探测所述的倍频光的光强信息并传输所 述的倍频光的光强信息给所述的终端设备。
所述的分束器与所述的分光计转台之间设置有用于增强所述的透射基频光的光强 的聚焦透镜，所述的透射基频光通过所述的聚焦透镜入射到所述的被测样品上。
所述的泵浦激光源采用输出波长为1064nm的YAG激光器。
所述的分束器为半透射半反射的反射片，所述的反射片与所述的基频光的入射光路 呈45度角。
所述的第一光纤光谱仪的型号为HR4000，所述的第二光纤光谱仪的型号为 USB4000。
所述的终端设备为装有现有的光纤光谱仪测试软件的计算机。
所述的被测样品为被测非线性晶体粉末或参考晶体粉末，所述的参考晶体粉末为倍 频效应较大的碘酸钾粉末或倍频效应较小的尿素。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于通过半透射半反射的分束器将泵浦激光源 输出的基频光分成反射基频光和透射基频光，反射基频光直接被基频光探头探测到后由 第一光纤光谱仪探测其光强信息，而透射基频光则先被被测样品倍频后再由倍频光探头 去探测倍频光，并将倍频光传输给第二光纤光谱仪，第二光纤光谱仪探测倍频光的光强 信息，这样基频光分两条光路走，有效的降低了光源波动对倍频效应的影响；由于本实用新型采用了光纤光谱仪来探测光强信息，这样可实现全波段探测光强信息，同时光纤 光谱仪将环境噪声加以考虑，使得最终的测量结果更为可靠准确。通过在分束器和分光 计转台之间设置一聚焦透镜，可有效增强光强。
图1为本实用新型的组成结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如图所示， 一种用于测量非线性材料倍频系数的装置，包括泵浦激光源1、分束器 2、分光计转台4、基频光探头6、倍频光探头8、型号为HR4000第一光纤光谱仪7、 型号为USB4000第二光纤光谱仪9和终端设备10，终端设备10可采用装有现有的光纤 光谱仪测试软件的计算机，泵浦激光源1采用输出波长为1064nrn的YAG激光器；分 束器2为半透射半反射的反射片，反射片与泵浦激光源1输出的基频光入射到反射片的 入射光路的夹角(3为45度角，分束器2与分光计转台4之间设置有聚焦透镜3，在此聚 焦透镜3主要起增强光强的作用；分光计转台4上设置有用于置放被测样品13的样品 槽5，被测样品13为被测非线性晶体粉末或参考晶体粉末，参考晶体粉末为倍频效应较 大的碘酸钾粉末或倍频效应较小的尿素，通过调整分光计转台4，可改变经被测样品13 倍频后输出的光的出射角度，如图i中所示的e角；基频光探头6与第一光纤光谱仪7 通过第一光纤ll连接，倍频光探头8与第二光纤光谱仪9通过第二光纤12连接，第一 光纤光谱仪7和第二光纤光谱仪9分别与终端设备10连接，第一光纤光谱仪7 (波长为 400 1000nm)和第二光纤光谱仪9 (波长为200 800nm)具有高精度、高分辨率等特 点，而且探测光强的范围比较广，可以全波段探测光强信息，同时将环境噪声加以考虑， 使得测量结果更加准确可靠且全面。
在此具体实施例中分光计转台4、基频光探头6和倍频光探头8均采用现有技术。 若使用本实用新型来获取被测非线性晶体粉末的倍频系数，则需先后使用本实用新 型探测被测非线性晶体粉末的反射基频光和倍频光的光强信息及参考晶体粉末的反射 基频光和倍频光的光强信息，具体过程如下泵浦激光源l输出波长为1064nm的基频 光，基频光入射到分束器2上，由于分束器2为一片半透射半反射的反射片，当基频光 打到分束器上时一部分的基频光被反射，而另一部分的基频光被透射，在此称被反射的 部分基频光为反射基频光，而称被透射的部分基频光为透射基频光，这样泵浦激光源1 输出的基频光分两条光路走，可有效减小光源波动的影响，在反射基频光的光路上，基频光探头6探测到反射基频光，并将反射基频光传输给第一光纤光谱仪7，第一光纤光 谱仪7探测反射基频光的光强信息并传输反射基频光的光强信息给终端设备10，而在透 射基频光的光路上，透射基频光通过聚焦透镜3入射到被测非线性晶体粉末上，透射基 频光经被测非线性晶体粉末倍频后输出倍频光，倍频光探头8探测到倍频光，并将倍频 光传输给第二光纤光谱仪9，第二光纤光谱仪9探测倍频光的光强信息并传输倍频光的 光强信息给终端设备10;采用测量被测非线性晶体粉末的基频光和倍频光的光强信息相
同的过程测量参考晶体粉末的基频光和倍频光的光强信息；最后利用外部比较器(图中
未示出)对被测非线性晶体粉末的反射基频光和倍频光的光强信息及参考晶体粉末的反 射基频光和倍频光的光强信息进行处理，得到被测非线性晶体粉末的倍频系数，被测非 线性晶体粉末的倍频系数=(被测非线性晶体粉末的反射基频光的光强/被测非线性晶体 粉末的倍频光的光强)/ (参考晶体粉末的反射基频光的光强/参考晶体粉末的倍频光的
光强)x参考晶体粉末的倍频系数。
在实际应用过程中，如果被测非线性晶体粉末的倍频效应较大，则可使用碘酸钾粉 末作为参考晶体粉末，如果被测非线性晶体粉末的倍频效应较小，则可使用尿素作为参 考晶体粉末，在测量过程中需选择具有相同粒径和厚度的被测非线性晶体粉末和参考晶 体粉末。
权利要求1、一种用于测量非线性材料倍频系数的装置，其特征在于包括泵浦激光源、分束器、分光计转台、基频光探头、倍频光探头、第一光纤光谱仪、第二光纤光谱仪和终端设备，所述的分光计转台上设置有用于置放被测样品的样品槽，所述的基频光探头与所述的第一光纤光谱仪通过第一光纤连接，所述的倍频光探头与所述的第二光纤光谱仪通过第二光纤连接，所述的第一光纤光谱仪和所述的第二光纤光谱仪分别与所述的终端设备连接，所述的泵浦激光源输出的基频光入射到所述的分束器上被分成反射基频光和透射基频光，所述的基频光探头探测到所述的反射基频光，并将所述的反射基频光传输给所述的第一光纤光谱仪，所述的第一光纤光谱仪探测所述的反射基频光的光强信息并传输所述的反射基频光的光强信息给所述的终端设备，所述的透射基频光入射到所述的被测样品上，所述的透射基频光经所述的被测样品倍频后输出倍频光，所述的倍频光探头探测到所述的倍频光，并将所述的倍频光传输给所述的第二光纤光谱仪，所述的第二光纤光谱仪探测所述的倍频光的光强信息并传输所述的倍频光的光强信息给所述的终端设备。
2、 根据权利要求1所述的一种用于测量非线性材料倍频系数的装置，其特征在于 所述的分束器与所述的分光计转台之间设置有用于增强所述的透射基频光的光强的聚 焦透镜，所述的透射基频光通过所述的聚焦透镜入射到所述的被测样品上。
3、 根据权利要求2所述的一种用于测量非线性材料倍频系数的装置，其特征在于 所述的泵浦激光源采用输出波长为1064nm的YAG激光器。
4、 根据权利要求2所述的一种用于测量非线性材料倍频系数的装置，其特征在于 所述的分束器为半透射半反射的反射片，所述的反射片与所述的基频光的入射光路呈45 度角。
5、 根据权利要求2所述的一种用于测量非线性材料倍频系数的装置，其特征在于 所述的第一光纤光谱仪的型号为HR4000，所述的第二光纤光谱仪的型号为USB4000。
6、 根据权利要求2所述的一种用于测量非线性材料倍频效应的装置，其特征在于 所述的终端设备为装有现有的光纤光谱仪测试软件的计算机。
7、 根据权利要求1至6中任一项所述的一种用于测量非线性材料倍频系数的装置， 其特征在于所述的被测样品为被测非线性晶体粉末或参考晶体粉末，所述的参考晶体粉 末为倍频效应较大的碘酸钾粉末或倍频效应较小的尿素。
专利摘要本实用新型公开了一种用于测量非线性材料倍频系数的装置，包括泵浦激光源、分束器、分光计转台、基频光探头、倍频光探头、第一光纤光谱仪、第二光纤光谱仪和终端设备，分光计转台上设置有用于样品槽，基频光探头与第一光纤光谱仪通过第一光纤连接，倍频光探头与第二光纤光谱仪通过第二光纤连接，第一光纤光谱仪和第二光纤光谱仪分别与终端设备连接，优点在于通过半透半反的分束器将泵浦激光源输出的基频光分成反射基频光和透射基频光，这样基频光分两条光路走，有效的降低了光源波动对倍频效应的影响；由于采用了光纤光谱仪来探测光强信息，这样可实现全波段探测光强信息，同时光纤光谱仪将环境噪声加以考虑，使得最终的测量结果更为可靠准确。
文档编号G01N21/17GK201408163SQ200920120460
公开日2010年2月17日 申请日期2009年5月20日 优先权日2009年5月20日
发明者任伟鸽, 潘雪丰, 谭炳辉, 陶卫东 申请人:宁波大学