基于干涉Z扫描的热光效应测试装置及光学系统的制作方法

本技术涉及光电探测，尤其是指一种基于干涉z扫描的热光效应测试装置及光学系统。

背景技术：

1、三阶非线性光学效应在全光数据处理和传感器应用领域起着关键作用，光致折射率变化是全光器件最基本组成部分之一，也是三阶非线性光学研究的主要领域。热光效应是由光学吸收而引起的折射率变化，响应时间较慢，多用于对时间相应敏感度较低的传感器上。克尔效应的响应时间较快，但是幅值小并且包含多个复杂的过程，使得对此效应的正确研究复杂化。

2、材料折射率变化与入射光强度依赖性关系测试中，最广泛应用的方法为z扫描。z扫描方法的系统装置简单，但在测试材料发生较大折射率变化(δφ>π/2)时，数据拟合变的更加复杂，其分析模型不再适用。马赫-曾德干涉仪(mz i)可以测量较大的折射率变化，并且使用简单的数据模型拟合，但其短板为对激光相干长度的依赖性，这严重限制了mz i对短脉冲测量的适用性，使其无法使用几十皮秒脉冲宽度下的激光进行材料克尔效应的测试。

3、z扫描系统测试取决于材料本身与折射率梯度成正比的自聚焦效应，而mz i测量取决于绝对温度的变化，单一系统测试都各有弊端。

技术实现思路

1、为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中z扫描系统不适用于材料发生较大折射率变化的缺陷以及mzi对激光相干长度具备依赖性的技术缺陷。

2、为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于干涉z扫描的热光效应测试装置，包括：

3、激光器，其能够发射出激光光束；

4、分束组件，所述分束组件将所述激光光束被分束成第一光束和第二光束，所述第一光束为参考光；

5、移动样品台，其用于放置样品，所述第二光束经移动样品台上的样品后，获得第三光束；

6、第一探测器，所述第一探测器能够采集第一光束的光信息；

7、第二探测器，所述第二探测器能够采集第三光束的光信息；

8、第三探测器，所述第三探测器能够采集第一光束与第三光束相互干涉的光信息。

9、作为优选的，所述第二探测器前侧设置有第一光阑，所述第三探测器前设置有第二光阑。

10、作为优选的，还包括驱动源，所述驱动源驱动移动样品台沿光轴方向移动。

11、作为优选的，所述移动样品台上样品的前侧设置有第一短焦距透镜，所述移动样品台上样品的后侧设置有第二短焦距透镜，所述第一短焦距透镜将第二光束聚焦至样品上，所述第二短焦距透镜对第三光束进行准直操作。

12、作为优选的，所述第一短焦距透镜和第二短焦距透镜的焦距为35mm。

13、作为优选的，所述移动样品台上的样品的前侧或后侧设置有长焦距透镜，所述移动样品台上的样品在长焦透镜的焦点左右移动。

14、作为优选的，所述激光器为nd:yag激光器。

15、作为优选的，所述激光器的激光波长为1064nm，脉冲持续时间为8ns，脉冲重复频率为40khz。

16、作为优选的，所述第一探测器、第二探测器和第三探测器为ccd。

17、本实用新型公开了一种光学系统，包括上述的基于干涉z扫描的热光效应测试装置。

18、本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

19、1、本实用新型中，激光器发出的光被分束成第一光束和第二光束，第一光束作为参考光，第一探测器采集第一光束的光信息，而第二光束照射在样品上，经样品后形成第三光束，第二探测器采集第三光束的光信息，根据第二探测器和第一探测器采集的光功率大小及变化趋势你和获得样品的非线性折射率。而第一光束与第三光束进行干涉，第三探测器采集干涉的光信息，通过第三探测器采集的干涉的光信息和第一探测器采集的参考光信息的光功率大小及趋势计算样品的非线性折射率。

20、2、本实用新型将z扫描和mz i方法结合，提出了一种基于干涉z扫描的全新测试装置，可测试材料的热光效应，解决了较大折射率变化测不准以及对激光相干长度依赖性较强的问题。

21、3、本实用新型中，当样品折射率变化大时，依旧能够进行测试，且测试精度高，且不依赖于激光相干长度，适用范围广。

技术特征：

1.一种基于干涉z扫描的热光效应测试装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于干涉z扫描的热光效应测试装置，其特征在于，所述第二探测器前侧设置有第一光阑，所述第三探测器前设置有第二光阑。

3.根据权利要求1所述的基于干涉z扫描的热光效应测试装置，其特征在于，还包括驱动源，所述驱动源驱动移动样品台沿光轴方向移动。

4.根据权利要求1所述的基于干涉z扫描的热光效应测试装置，其特征在于，所述移动样品台上样品的前侧设置有第一短焦距透镜，所述移动样品台上样品的后侧设置有第二短焦距透镜，所述第一短焦距透镜将第二光束聚焦至样品上，所述第二短焦距透镜对第三光束进行准直操作。

5.根据权利要求4所述的基于干涉z扫描的热光效应测试装置，其特征在于，所述第一短焦距透镜和第二短焦距透镜的焦距为35mm。

6.根据权利要求1所述的基于干涉z扫描的热光效应测试装置，其特征在于，所述移动样品台上的样品的前侧或后侧设置有长焦距透镜，所述移动样品台上的样品在长焦透镜的焦点左右移动。

7.根据权利要求1所述的基于干涉z扫描的热光效应测试装置，其特征在于，所述激光器为nd:yag激光器。

8.根据权利要求1所述的基于干涉z扫描的热光效应测试装置，其特征在于，所述激光器的激光波长为1064nm，脉冲持续时间为8ns，脉冲重复频率为40khz。

9.根据权利要求1所述的基于干涉z扫描的热光效应测试装置，其特征在于，所述第一探测器、第二探测器和第三探测器为ccd。

10.一种光学系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的基于干涉z扫描的热光效应测试装置。

技术总结
本技术涉及一种基于干涉Z扫描的热光效应测试装置及光学系统，包括：激光器，其能够发射出激光光束；分束组件，所述分束组件将所述激光光束被分束成第一光束和第二光束，所述第一光束为参考光；移动样品台，其用于放置样品，所述第二光束经移动样品台上的样品后，获得第三光束；第一探测器，所述第一探测器能够采集第一光束的光信息；第二探测器，所述第二探测器能够采集第三光束的光信息；第三探测器，所述第三探测器能够采集第一光束与第三光束相互干涉的光信息。其测试精度高，且不依赖于激光相干长度，适用范围广。

技术研发人员：刘春敏,袁亚飞,张书博
受保护的技术使用者：朗伯（苏州）光学科技有限公司
技术研发日：20230331
技术公布日：2024/1/15