[发明专利]一种基于瞬态马赫-曾德尔干涉技术的非接触式折射率探测装置

权利要求书

1. 一种基于瞬态马赫-曾德尔干涉技术的非接触式折射率探测装置，其特征在于，包括飞秒激光器（1）、光学参量放大器（2）、马赫-曾德尔干涉系统（3）、数字延迟发生器（4）、待测透明物体（5）、CCD相机（6）构成；其中，飞秒激光器（1）分别与光学参量放大器（2）和数字延迟发生器（4）依次连接；光学参量放大器（2）与马赫-曾德尔干涉系统（3）连接；马赫-曾德尔干涉系统（3）与待测透明物体（5）连接；CCD相机（6）分别与待测透明物体（5）和数字延迟发生器（4）依次连接；

飞秒激光器（1）输出的基频光经过光学参量放大器（2）调频，出射激光经过马赫-曾德尔干涉系统（3）形成两条相干光束（20）和（21），将待测透明物体（5）置于马赫-曾德尔干涉系统（3）中保护金反射镜（16）和（17）之间，令透过待测透明物体（5）的光斑中心置于待测透明物体（5）与空气的交界面上，通过调节延迟系统（23）的相对位置，获得交界面上下清晰且相似的干涉光斑，此时受飞秒激光器（1）触发的数字延迟发生器（4）调节CCD相机（6）与光屏（24）上产生干涉光斑的延时，利用CCD相机（6）获取干涉光斑图样，再根据延迟系统（23）的相对位置计算得到待测透明物体（5）的折射率。

2. 如权利要求1所述的一种基于瞬态马赫-曾德尔干涉技术的非接触式折射率探测装置，其特征在于，所述的飞秒激光器（1）采用的是中心波长800nm、脉宽50fs、脉冲能量2μJ、重复频率1kHz的Ti蓝宝石飞秒激光系统，飞秒激光经光学参量放大器（2）调制后将产生240nm~2600nm的飞秒激光，其脉宽仍为50fs，相干长度为30μm。

3. 如权利要求1所述的一种基于瞬态马赫-曾德尔干涉技术的非接触式折射率探测装置，其特征在于，所述的马赫-曾德尔干涉系统（3）是由分光镜（13）和（18）、保护金反射镜（可见光区的反射率>95%，2~12μm红外区的反射率为>98%）（14）~（17）、BBO倍频晶体（偏硼酸钡晶体）（19）和光屏（24）构成，分光镜（13）将飞秒激光光束分为反射光束（20）和透射光束（21），改变延迟系统（23）使反射光束（20）和透射光束（21）等光程。

4. 如权利要求1所述的一种基于瞬态马赫-曾德尔干涉技术的非接触式折射率探测装置，其特征在于，所述的待测透明物体（5）为透明液体时，将透明液体置于石英比色皿中，将光斑中心置于液体与空气（比色皿中液体以上的空气）的交界面上，再改变延迟系统（23）获得交界面上下的干涉光斑。

5. 如权利要求1所述的一种基于瞬态马赫-曾德尔干涉技术的非接触式折射率探测装置，其特征在于，所述的待测透明物体（5）为透明液体时，其石英比色皿宽度选为5cm，溶液折射率的测量精度提高到10^-6。

6. 如权利要求1所述的一种基于瞬态马赫-曾德尔干涉技术的非接触式折射率探测装置，其特征在于，所述的BBO倍频晶体（19）可将红外波段的激光倍频至可见光范围内，使CCD相机（6）更易获得可见光范围的、清晰的干涉光斑。

7. 如权利要求1所述的一种基于瞬态马赫-曾德尔干涉技术的非接触式折射率探测装置，其特征在于，所述的延迟系统（23）由保护金反射镜（14）和（15）置于一维压电陶瓷平移台上构成，且一维压电陶瓷平移台的移动精度为2nm，延迟系统（23）的精度为4nm。