[发明专利]一种介电超晶格材料周期测量仪及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于激光检测领域，涉及到一种介电体超晶格材料的内部光栅周期的测量装置。

背景技术

非线性极化率受到周期性调制的人工晶体被称为光学超晶格，其在激光变频技术方面有着重要作用。激光变频技术属于非线性光学效应。激光变频过程中的位相失配可以通过晶体非线性极化率的周期性调制来补偿，从而使光的非线性变化得以高效完成。

在激光变频过程中，要想得到一定频率的光，首先要根据为相匹配中的动量守恒算出所需的倒格矢Δk＝k_2ω-2k_ω＝G_m，而晶体的周期与倒格矢关系是故在激光变频中对晶体周期的测量尤为重要。

对晶体周期的测量可采用直接观察的方法，实验室中可用显微镜直接观察晶体的正负筹结构。通过矫正后用电脑量出周期间隔。但是该方法但在使用时需要较准、对焦，及调节光照等操作，使用过程繁琐，且若校准不好会导致准确性不高。介电体超晶格材料两端是光的输入和输出端，在测量时频繁的操作晶体会造成一定的损伤。

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种简单易操作的介电超晶格材料周期测量仪，克服现有技术中利用显微镜直接观察的方法过程繁琐、准确性不高，且频繁操作会造成晶体损伤的技术问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种介电超晶格材料周期测量仪，其特征在于：包括激光光源、屏幕和刻度装置，待测介电超晶格材料放置于激光光源和刻度装置之间，所述激光光源垂直于待测介电超晶格材料表面，所述屏幕平行于待测介电超晶格材料表面，所述刻度装置置于屏幕上。

进一步的，在本发明中，所述激光光源的光束口径为0.1～1mm，波长λ为400～800nm。控制光束口径，可便于提高测量距离的精度。

进一步的，在本发明中，所述待测介电超晶格材料放置于载物台内，所述载物台上设置有位移微调装置。对待测介电超晶格材料不同位置进行测量，可以避免直接移动待测介电超晶格材料而造成损坏。

进一步的，在本发明中，所述刻度装置包含标准标尺轴和对应级数标尺轴，所述标准标尺轴上刻有标准刻度，所述对应级数标尺轴按照如下方法标注：设定波长为λ、刻度装置与待测介电超晶格材料之间的距离为D时，基于公式取衍射条纹级数N=1、3、5、7，分别对应制作4个对应级数标尺轴，利用标准标尺轴测量对应级数的衍射条纹与刻度装置的零点之间的距离为x，不断改变x的大小，在每个对应级数标尺轴上按照上述公式计算得到每个x对应的周期d，并在对应级数标尺轴上的x处注明该处对应的周期d。标注标准刻度的标尺轴可用于测量实际距离以及矫正，剩余标尺轴可方便地读取周期d。根据公式可知，x和周期d是非线性变化的，有些区间d随x的变化非常大，无法标注的，只有在d随x的变化较小的区间内，标注才具有准确性。

更为优选的，在本发明中，所述刻度装置具有中心转轴，且标准标尺轴和对应级数标尺轴的零点均重合与中心转轴处。

更进一步的，所述待测介电超晶格材料放置于载物台内的平台上，所述平台透明。平台既起到支撑待测介电超晶格材料的作用，又可使激光穿过而不聚热。

在使用本发明装置时，选择激光波长为设定的波长λ，只需打开激光光源，发射出波长λ的激光垂直照射至待测介电超晶格材料表面，标尺的零点对准激光光源，保持刻度装置与待测介电超晶格材料之间的距离为D不变，观察衍射条纹，在对应级数标尺轴上找出所对应级数的衍射条纹的位置，并读取对应级数标尺轴在该位置处标注的周期。在使用时，刻度装置与待测介电超晶格材料之间的距离D和激光的波长λ均与标注对应级数标尺轴时选定的相同。

有益效果：

本发明采用光栅衍射原理，使用激光对介电体超晶格材料表面照射，通过检测透过的衍射点来判定材料周期，本发明结构简单，操作方便。

本仪器设置了位移微调装置，可通过调节位移微调装置调节节点超晶格材料的位置，避免了对待测材料的损伤。

同时设置含有多个标尺轴的刻度装置，投入使用前只需制作好该刻度装置，在以后的使用中就可直接读取相应级数衍射条纹位置处的周期，测量方便快捷，无需每次通过光栅公式进行计算。结合激光口径设置标尺的分度值，既方便观察又将误差控制在合理的范围内。

附图说明

图1为光栅衍射光路示意图；

图2为本发明装置的光路图；

图3为本发明中标尺的刻度图；

图4为本发明中载物台的结构示意图；