[发明专利]基于4f相位相干成像的泵浦探测方法

权利要求书

1.一种基于4f相位相干成像的泵浦探测方法，其特征在于：把激光束分为两束，一束为泵浦光，另一束为探测光，泵浦光经过时间延迟聚焦到待测样品上，使处于基态的待测样品产生非线性吸收和非线性折射；所述待测样品位于探测光的4f系统的焦平面上，泵浦光和探测光的光斑在样品处空间重叠，泵浦光与探测光光强之比大于10∶1，出射的探测光经透镜准直和衰减被CCD接收；其测量步骤为：

(1)挡住泵浦光路，取走待测样品，用CCD相机采集一个脉冲图像，称为无样品图像；挡住泵浦光，放上待测样品，用CCD相机采集一个脉冲图像，称为线性图像；

(2)放出泵浦光，改变泵浦光的时间延迟，连续采集不同延迟时间的探测光图像；

(3)对上述获得的无样品图像、线性图像和不同延迟时间的探测光图像进行处理，获得所需检测的非线性参数。

2.根据权利要求1所述的基于4f相位相干成像的泵浦探测方法，其特征在于：所述步骤(3)中的处理包括，对线性图像和无样品图像分别进行积分，得到透过样品后的线性脉冲的能量和入射脉冲的总能量，两者的比值就是待测样品的线性透过率；对在步骤(2)中采集的每个不同延迟时间的图像作两个处理：一，对图像进行积分得到这个延迟时刻透射脉冲的能量；二，求出每个图像中心相位物体内的平均强度和其外的平均强度之差，将这个差值与线性图像平均强度的比值定义为ΔT，分别作出归一化的透射能量以及ΔT随延迟时间的变化曲线，对归一化透射能量随延迟时间的变化曲线进行拟合得到有关非线性吸收的参量的大小和寿命；在非线性吸收参数已知的情况下，通过对ΔT随延迟时间的变化曲线进行拟合得到非线性折射相关参量的数值。

3.根据权利要求1所述的基于4f相位相干成像的泵浦探测方法，其特征在于：对所述探测光首先进行扩束，使得透过相位光阑的光近似为top-hat光。

4.根据权利要求3所述的基于4f相位相干成像的泵浦探测方法，其特征在于：所述扩束方法是，将探测光先用一个短焦透镜聚焦再用一个长焦透镜扩束，短焦透镜的后焦点与长焦透镜的前焦点重合，使得从长焦透镜出射后的探测光变成经过准直扩束的高斯光，再通过相位光阑过滤掉光斑的边缘部分，获得空间分布近似均匀的光斑，所述短焦透镜的焦距小于或等于10厘米，所述长焦透镜的焦距大于或等于40厘米。

5.根据权利要求1所述的基于4f相位相干成像的泵浦探测方法，其特征在于：所述泵浦光的时间延迟通过两个反射镜和一个直角棱镜实现，由反射镜改变泵浦光的方向，调节直角棱镜和反射镜之间的间距，改变泵浦光的行进距离，即可以实现对延迟时间的调节。

6.根据权利要求5所述的基于4f相位相干成像的泵浦探测方法，其特征在于：所述直角棱镜的移动范围为0到31cm，时间延迟范围为-350ps到1.7ns。

7.根据权利要求1所述的基于4f相位相干成像的泵浦探测方法，其特征在于：所述探测光和泵浦光聚焦到待测样品上的夹角(β)在1.5°到10°范围内。

8.根据权利要求1所述的基于4f相位相干成像的泵浦探测方法，其特征在于：所述探测光在被CCD接收前的衰减倍数大于或等于100，CCD的动态范围大于或等于12。