一种实时高效的非线性光谱特性测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及非线性光子学材料和非线性光学测量领域，尤其涉及一种实时高效的非线性光谱特性测量装置。
【背景技术】
[0002]近年来，随着21世纪光电子技术的雪崩式发展，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领域中获得了大量的实际应用。对材料的光学非线性研究是目前材料学及相关领域的研究热点。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。但传统的Z扫描方法通常使用单波长激光器，只能得到非线性光子学材料在特定波长下的光学非线性特性，所能提供的信息非常有限。而对非线性光子学材料的光学非线性研究需要了解材料在宽波长范围内的光学非线性特性，因此，传统的非线性光谱特性测量装置不能满足要求。在这种情况下，发明人联想到应用宽波长的光束作为入射光。在使用宽波长激光的情况下，应用传统的CCD探测器对监测光、测量光进行接收时，一次Z扫描只能获取材料在特定波长下的非线性吸收系数和非线性折射系数。要获得非线性光子学材料的光学非线性吸收光谱和非线性折射光谱特性，需要分别对不同波长的光进行Z扫描，效率非常低。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种实时高效的测量非线性光子学材料光学非线性光谱特性的装置。通过采用白光激光光源与传统Z扫描方法相结合的方式，利用光谱仪替代传统的滤波轮，效率更高，只需一次Z扫描即可实时获取材料在多波长下的非线性吸收系数和非线性折射系数，直接得到非线性光子学材料的光学非线性吸收光谱和非线性折射光谱特性。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为:
[0005]一种实时高效的非线性光谱特性测量装置，其特征在于，包括入射光路、测量光路、监测光路、开孔测量光路、闭孔测量光路、计算机处理系统;所述入射光路包括依次设置的白光激光光源、波片、偏振片、第一分束镜，所述白光激光光源产生的入射激光依次经波片、偏振片后由第一分束镜分成两束激光，其中一束激光作为测量光进入测量光路，另一束激光作为监测光进入监测光路;所述监测光路包括第一光谱仪，所述监测光入射至第一光谱仪并在第一光谱仪得到一系列监测光斑;所述测量光经测量光路入射至待测样品，所述测量光经过待测样品后入射至第二分束镜后由第二分束镜分成反射测量光和透射测量光；所述反射测量光经开孔测量光路后入射至第二光谱仪并在第二光谱仪上得到一系列开孔测量光斑，所述透射测量光经闭孔测量光路入射至第三光谱仪并在第三光谱仪上得到一系列闭孔测量光斑;所述第一光谱仪、第二光谱仪、第三光谱仪分别与计算机处理系统电连接，所述第一光谱仪上得到的监测光斑、第二光谱仪得到的开孔测量光斑、第三光谱仪得到的闭孔测量光斑分别传输至计算机处理系统。
[0006]作为本实用新型的优选方案，所述测量光路包括依次设置的第一透镜、电动平移台、第二分束镜，所述电动平移台上放置有可沿Z方向移动的待测样品，所述测量光依次经第一透镜、待测样品后由第二分束镜分成反射测量光和透射测量光;所述开孔测量光路包括依次设置的第二透镜、第二光谱仪，所述反射测量光依次经第二透镜入射至第二光谱仪；所述闭孔测量光路包括依次设置的小孔光阑、第三光谱仪，所述透射测量光经小孔光阑入射至第三光谱仪。
[0007]作为本实用新型的优选方案，所述第一分束镜的反射率和透射率均为50%，所述第二分束镜的反射率和透射率均为50%。
[0008]作为本实用新型的优选方案，所述小孔光阑设置在待测样品的远场位置，且所述小孔光阑的孔径的尺寸与入射激光远场衍射光斑的尺寸相同。
[0009]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:
[0010]白光激光光源的光谱范围覆盖紫外到近红外，本实用新型采用白光激光光源I及滤波轮与传统Z扫描方法相结合的方式，可快速获取材料在多波长下的非线性吸收系数和非线性折射系数，从而得到宽波长范围内材料的光学非线性吸收光谱和非线性折射光谱特性。波片和偏振片组合可任意调节激光的光强。通过采用白光激光光源与传统Z扫描方法相结合的方式，利用光谱仪替代传统的滤波轮，效率更高，只需一次Z扫描即可实时获取材料在多波长下的非线性吸收系数和非线性折射系数，直接得到非线性光子学材料的光学非线性吸收光谱和非线性折射光谱特性。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的结构示意图。
[0012]图中，1-白光激光光源，2-波片，3-偏振片，4-第一分束镜，5-第一光谱仪，6-第一透镜，7-待测样品，8-电动平移台，9-第二分束镜，I O-第二透镜，11-第二光谱仪，12-小孔光阑，13-第三光谱仪，14-计算机处理系统。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
[0014]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。
[0015]实施例一
[0016]一种实时高效的非线性光谱特性测量装置，其目的在于提供一种实时高效的测量非线性光子学材料光学非线性光谱特性的装置。通过采用白光激光光源I与传统Z扫描方法相结合的方式，利用光谱仪替代传统的滤波轮，效率更高，只需一次Z扫描即可实时获取材料在多波长下的非线性吸收系数和非线性折射系数，直接得到非线性光子学材料的光学非线性吸收光谱和非线性折射光谱特性。
[0017]该测量装置包括入射光路、测量光路、监测光路、开孔测量光路、闭孔测量光路、计算机处理系统14。入射光路包括依次设置的白光激光光源1、波片2、偏振片3、第一分束镜4。白光激光光源I的光谱范围覆盖紫外到近红外，本实用新型采用白光激光光源I及滤波轮与传统Z扫描方法相结合的方式，可快速获取材料在多波长下的非线性吸收系数和非线性折射系数，从而得到宽波长范围内材料的光学非线性吸收光谱和非线性折射光谱特性。白光激光光源I产生的入射激光依次经波片2、偏振片3后由第一分束镜4分成两束激光，其中一束激光作为测量光进入测量光路，另一束激光作为监测光进入监测光路。其中，波片2和偏振片3组合可任意调节激光的光强。监测光路包括第一光谱仪5，监测光入射至第一光谱仪5并在第一光谱仪5得到一系列监测光斑。测量光经测量光路入射至待测样品7，所述测量光经过待测样品7后入射至第二分束镜9后由第二分束镜9分成反射测量光和透射测量光。测量光路包括依次设置的第一透镜6、电动平移台8、第二分束镜9，所述电动平移台8上放置有可沿Z方向移动的待测样品7，所述测量光依次经第一透镜6、待测样品7后由第二分束镜9分成反射测量光和透射测量光。反射测量光经开孔测量光路后入射至第二光谱仪11并