[发明专利]测量光学非线性的两次4f相位相干成像方法和装置

权利要求书

1.一种测量光学非线性的两次4f相位相干成像装置，主要由入射光路、测量光路和参考光路构成，所述入射光路包括扩束系统、相位光阑(3)和分束镜(4)，入射激光束由分束镜(4)分成两束，一束为探测光进入测量光路，另一束为参考光，进入参考光路，所述测量光路中，由第一凸透镜(9)和第二凸透镜(11)构成4f相位相干成像系统，待测样品(10)放置在第一凸透镜(9)的焦平面上，其特征在于：在第二凸透镜(11)光路中设有全反镜(12)，所述探测光自第一凸透镜(9)入射，照射在待测样品(10)上，透射光经第二凸透镜(11)后，由全反镜(12)反射，反射光再次反向进入4f相位相干成像系统中，最后由分束镜(4)反射进入CCD相机(8)；参考光路与测量光路的出射光照射在同一个CCD相机(8)上。

2.根据权利要求1所述的测量光学非线性的两次4f相位相干成像装置，其特征在于：所述相位光阑(3)包括中央的圆形相位物体及其周围的环形区，圆形相位物体与环形区间的存在相位延迟，圆形相位物体的半径是光阑半径的0.2倍至0.5倍。

3.根据权利要求2所述的测量光学非线性的两次4f相位相干成像装置，其特征在于：圆形相位物体与环形区间的相位延迟为0.5π，圆形相位物体的半径是光阑半径的0.3倍。

4.根据权利要求1、2或3所述的测量光学非线性的两次4f相位相干成像装置，其特征在于：在所述测量光路的输出光路上位于CCD相机(8)之前设置有中性衰减片(13)，在参考光路的输出光路上位于CCD相机(8)之前设置有中性衰减片(7)。

5.根据权利要求1、2或3所述的测量光学非线性的两次4f相位相干成像装置，其特征在于：所述第一凸透镜(9)与第二凸透镜(11)的焦距相同。

6.根据权利要求5所述的测量光学非线性的两次4f相位相干成像装置，其特征在于：所述相位光阑(3)到第一凸透镜(9)的距离等于第一凸透镜(9)的焦距。

7.根据权利要求1、2或3所述的测量光学非线性的两次4f相位相干成像装置，其特征在于：所述参考光路中设有两个反射镜(5、6)，反射镜的设置角度使得参考光路的出射方向与测量光路的出射方向平行。

8.根据权利要求1、2或3所述的测量光学非线性的两次4f相位相干成像装置，其特征在于：所述分束镜(4)的透过率和反射率各为50％。

9.一种测量光学非线性的两次4f相位相干成像的方法，其特征在于：采用权利要求1的装置进行测量，测量的步骤包括：

(1)不放待测样品，用CCD相机采集一个脉冲图像和一个参考光斑，称为无样品图像；

(2)放置待测样品，将中性衰减片放置在待测非线性样品之前，使得照射到样品上的光强降低到样品的光学线性区域，用CCD相机采集一个脉冲图像和一个参考光斑，称为线性图像；

(3)放置待测样品，将步骤(2)的中性衰减片放置在CCD相机之前，用CCD相机采集一个脉冲图像和一个参考光斑，称为非线性图像；

(4)对上述获得的无样品图像、线性图像和非线性图像进行处理，通过拟合获得所需检测的非线性参数。