[发明专利]一种针对偏振光束与磁光材料作用下偏振态时间分辨谱的检测系统

说明书

技术领域

本发明属于偏振检测技术领域，更具体地，涉及一种偏振态时间分辨谱的检测系统。

背景技术

近年来，磁光理论获得了相当大的发展，磁光效应在光电子学和光子学方面、计算机和信息处理方面、科学研究方面以及磁性测量等方面都应用广泛。目前已发现的磁光效应包括塞曼效应、磁光法拉第效应、科顿-穆顿效应和磁光克尔效应等。这些效应均起源于物质的磁化，反映了光与物质磁性间的联系。

对这些效应的检测主要是从入射光以及出射光的偏振态来进行研究。对于法拉第效应，当磁场不是非常强时，偏振面旋转的角度α与光波在介质中的路程L及介质中磁感应强度在光的传播方向的分量B成正比，即：α＝VBL。比例系数V由物质和工作波长决定，表征物质的磁光特性，这个系数称为维尔德常数。根据这一关系，对于变化的磁场B，测得其偏转角度α，即可得到磁场调制作用下的维尔德系数。

目前对偏振态的测量方法中，主要有两种：一种是传统的偏振片正交式测量方法，首先需要对起始偏振态进行记录，即将偏振片正交放置，这样刚好达到消光的目的，在加入磁光介质后，转动检偏器，使得输出光再次达到消光的效果，记录此时转动的角度即为该介质的法拉第旋转角，这种方法光路比较简单且不需要复杂的计算处理，但是由于需要人为旋转偏振片，因此实时性不好，无法满足偏振连续变化的系统；另一种方法则是根据斯托克斯四个分量将光路分为四路分别经过偏振片和波片的作用，由光电探测器测得四条光路上的光强，再经过数学计算即可得到偏振态信息，并可将其直接反映到邦加球上，这种方法更加精准，且光强的数学计算可交给计算机处理，因此更具实时性，但缺点就是光路相对比较复杂，对光路的准直性要求较高。

然而，对于材料的磁光效应在实时动态情况下的检测还缺乏相应的方法。而随着光子技术的迅速发展，这种基于时间统计的测量技术已经不能满足器件设计的需要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种针对偏振光束与磁光材料作用下偏振态时间分辨谱的检测系统，能够对法拉第磁光效应的时间微分进行真实地测量。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种针对偏振光束与磁光材料作用下偏振态时间分辨谱的检测系统，其特征在于，包括高压脉冲发生器、火花隙、电光Q开关、连续激光器、飞秒激光器、聚光透镜、第一偏振棱镜、第二偏振棱镜和偏振测量仪，其中，

所述高压脉冲发生器分别与所述火花隙和所述电光Q开关连接；

所述连续激光器用于产生连续激光并且使所述连续激光以布鲁斯特角入射到第一偏振棱镜上；

所述第一偏振棱镜用于使所述连续激光的P偏振光通过，通过的所述P偏振光作为测量光束；

所述飞秒激光器用于产生脉冲激光，所述脉冲激光通过透镜聚焦到火花隙中，火花隙击穿后由高压脉冲发生器产生一个1/4波长的电压，使得电光Q开关被打开，从而让所述测量光束依次穿过电光Q开关、第二偏振棱镜后和环绕有线圈并且线圈内通有电流的磁光晶体后，再进入所述偏振测量仪，进而通过所述偏振测量仪获得所述磁光晶体的时间谱。

优选地，所述电光Q开关和第二偏振棱镜之间设置有反射镜组，以使测量光束经反射后进入第二偏振棱镜。

优选地，所述飞秒激光器与所述聚焦透镜之间设置有反射镜。

优选地，所述偏振测量仪包括光线分束器、四个1/4波片、四个偏振片、四个光电探测器、CCD相机和上位机，所述光线分束器分别与一个1/4波片连接，每个所述1/4波片依次连接一个偏振片和一个光电探测器，所述上位机分别与一个光电探测器连接，所述CCD相机与所述光线分束器连接，所述光线分束器用于将入射光分为强度相同的五路光束，其中四路光束对应于斯托克斯偏振测量方法中的四个分量并且这四路光束经过不同角度的1/4波片和偏振片后由光电探测器采集并传到上位机，以获得磁光晶体的时间谱，另外一路光束由CCD相机接收，以用于观察脉冲激光处于不同偏振态时的光子分布。

优选地，所述磁光晶体采用磁光材料制成。

优选地，所述磁光晶体优选采用稀土铁石榴石制成。

优选地，所述飞秒激光器产生的脉冲激光中，一个脉冲包含一个或多个周期的光波，以获得磁光晶体的法拉第效应的时间微分响应机理。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：