[发明专利]基于迈克尔逊干涉仪的4f相位相干成像方法

说明书

技术领域

本发明所涉及的是一种基于迈克尔干涉仪的4f相干相位成像技术测量介质的非线性折射性质的方法，属于非线性光子学材料和非线性光学信息处理领域。

背景技术

随着光通信和光信息处理等领域的飞速发展，非线性光学材料研究日益重要。光开关、相位复共轭、光限幅以及光调制等功能的实现主要依赖于非线性光学材料的研究进展，而光学非线性测量技术是研究非线性光子学材料的关键技术之一。目前常用的测量非线性光学参数方法有Z扫描、4f系统相干成像技术、马赫-曾德尔干涉法、四波混频、三次谐波非线性干涉法、椭圆偏振法等。上述测量方法中的后三种光路比较复杂，而且在测量非线性折射效应的时候无法区分材料三阶极化率的实部和虚部；上述Z扫描技术光路简单、灵敏度高，是目前应用最为广泛的一个测量技术，但是需要样品在激光传播方向的移动，需要激光多次激发，对薄膜和易损伤的材料不适用，由于需要多次激发，在研究材料的光动力学方面无能为力；上述马赫-曾德尔干涉技术具有单脉冲测量、灵敏度高的优点，但无法区别材料的非线性吸收、光路复杂、数据处理复杂的缺点。

在应用基于迈克尔逊干涉仪的4f相位相干成像装置测量介质非线性折射性质时，具有光路简单、实验数据处理简单、对材料的非线性相移的测量不受非线性吸收的影响、单脉冲测量的优点，其在测量薄膜和易损伤材料时的优点也显而易见，而且是研究材料的光动力学性质的有力手段。而传统的4f系统相干成像技术数据的处理较为麻烦、无法避免非线性吸收的影响。

马赫-曾德尔干涉仪的方法最早是由Georges Boudebs等人于2000年提出(G.Boudebs，M.Chis，and X.Nguyen Phu，“Third-order susceptibilitymeasurement by a new Mach-Zehnder interferometry technique”，J.Opt.Soc.Am.B，18(5)，623-627)。这个方法是利用在马赫-曾德尔干涉仪一个臂中产生相位转换而使干涉条纹发生局部的形变，用CCD接收到形变的结果，然后做一次傅立叶变换得到非线性相位转换的函数分布。它同Z扫描方法一样，也属于光束畸变测量，其基本原理是在马赫-曾德尔干涉仪的一个臂上放置样品，通过泵浦的方法让通过此样品的单壁产生非线性相移，从而使干涉条纹产生局域的形变，但是此方法由于产生形变的范围太小，对噪声和激光的稳定性要求很高、数据处理复杂且误差较大。

发明内容