[实用新型]非线性薄膜材料的光学非线性测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于非线性光子学材料和非线性光学测量技术领域，涉及一种非线性光子学材料的光学非线性测量装置，尤其涉及一种非线性薄膜材料的光学非线性测量装置。

背景技术

近年来，随着高功率激光技术、光学通信以及光信息处理等领域的高速发展，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方面的应用日益引起人们的广泛关注。而非线性光学材料的发展主要依赖于光学非线性测量技术的研究。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.W.VanStryland.High-sensitivity,Single-beamn2Measurements.Opt.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。4f相位相干成像系统(G.BoudebsandS.Cherukulappurath，“Nonlinearopticalmeasurementsusinga4fcoherentimagingsystemwithphaseobject”Phys.Rev.A，69，053813(2004))是近年来发展起来的测量光学非线性的一种新方法，具有光路简单、单脉冲测量，无需样品移动、对光源能量稳定性要求不高等优点。

申请号为200820041810.1的实用新型专利就公开了一种基于Z扫描的泵浦探测装置。该泵浦探测装置包括激光光源、分束器，所述分束器把入射激光束分为两束，分别进入泵浦光路和探测光路，所述泵浦光路包括时间延迟部件和凸透镜；所述探测光路包括凸透镜、出射分束器和两个探测器，待测样品位于凸透镜的后焦面上，在所述探测光路的凸透镜之前，设置有相位物体。把激光束分为两束，光强较强的一束为泵浦光，较弱的一束为探测光，泵浦光经过时间延迟聚焦到待测样品上，使处于基态的非线性样品产生非线性吸收和非线性折射；待测样品位于探测光光路中凸透镜的焦平面上，出射的探测光经过一分光镜分为两束，一束直接进入第一探测器，另一束通过一个中心和光轴重合的小孔径光阑合后进入第二探测器；在所述探测光光路中，凸透镜之前设置有相位物体。

上述泵浦探测装置随可以用于确定材料的光学非线性机制并可同时准确的测量材料重要的非线性光学参数。该泵浦探测装置中由于作为泵浦光的光强较强，且该泵浦光透过待测材料后再在探测器上成像，因而当待测材料为薄膜材料时，光强较强的泵浦光透射过薄膜材料后，会因为累积热效应可能对薄膜材料造成损伤，影响薄膜材料的各种光学特性。而且如果为非透明薄膜材料，会因为透过率过低，导致无法准确测量。此外，由于透过待测样品的激光在经分光镜后的两束激光分别由两个探测器进行探测，激光器在发射激光进行光学非线性测量的过程中，在不同时刻由激光器发射的激光能量可能有所不同，两个光电探测器的响应也不完全一致，因而激光器发射的激光能量的不同将影响待测样品的光学非线性测量结果，最终致使待测样品的光学非线性测量结果误差较大。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种非线性薄膜材料的光学非线性测量装置，测量装置中泵浦光和探测光在薄膜材料上产生反射，减少泵浦光对薄膜材料造成的损伤，同时也适用于非透明薄膜材料的测量；且该测量装置中设置一块CCD相机同时接收“开孔”测量光和“闭孔”测量光，可有效消除因激光器发射的激光能量抖动对待测样品的光学非线性测量结果造成的影响，提高测量结果的准确度。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种非线性薄膜材料的光学非线性测量装置，包括激光器、泵浦光路、探测光路、测量光路和计算机处理系统；所述激光器产生的入射激光入射至第一分束器后并由第一分束器分成泵浦光和探测光；所述泵浦光经泵浦光路入射至待测样品，所述探测光经探测光路入射至待测样品，所述探测光在待测样品上产生反射形成反射激光，反射激光入射至第二分束器后并由第二分束器分成透射测量光和反射测量光；所述透射测量光、反射测量光分别经开孔测量光路、闭孔测量光路后通过衰减器入射至同一CCD探测器并在CCD探测器上得到一系列开孔测量光斑和闭孔测量光斑；所述CCD探测器与计算机处理系统电连接，所述CCD探测器上得到的测量光斑和监测光斑传输至计算机处理系统。