[发明专利]高灵敏度测量材料光学非线性的4f相位成像方法

摘要

本发明公开了一种高灵敏度测量材料光学非线性的4f相位成像方法，属于非线性光子学材料和非线性光学信息处理领域。包括如下步骤：将一束激光经扩束准直入射到PO挡板、4f系统以及环形衰减片，出射光斑成像于CCD；通过PO挡板的一部分光束经半透半反镜反射后，经反射镜、凸透镜、反射镜和半透半反镜成像于CCD；经过凸透镜的光束聚焦到待测样品上，使样品产生光学非线性；PO挡板与CCD图像传感器分别位于4f系统的物、像平面，环形衰减片紧靠CCD图像传感器放置；在PO挡板中心产生π/2相位差同时，将中心PO区域光强线性衰减，而环形衰减片对剩余环形部分光斑进行同比例衰减。本发明实现了背景光与信号光不同比例衰减，大大提高了测量灵敏度。

主权项

高灵敏度测量材料光学非线性的4f相位成像方法，包括如下步骤：将一束激光经扩束透镜(2)、准直透镜(3)进行扩束准直，入射经过PO挡板(4)、由第一凸透镜(7)和第二凸透镜(10)组成的4f系统以及环形衰减片(13)，出射光斑成像于CCD图像传感器(14)；通过PO挡板(4)的一部分光束经第一半透半反镜(5)反射后，经第一反射镜(6)、第三凸透镜(8)、第二反射镜(12)和第二半透半反镜(11)成像于所述CCD图像传感器(14)，形成监测光斑；待测样品(9)位于第一凸透镜(7)的焦平面上，经过第一凸透镜(7)的光束聚焦到待测样品(9)上，使待测样品(9)产生光学非线性，其特征在于：所述PO挡板(4)与CCD图像传感器(14)分别位于所述4f系统的物、像平面，所述环形衰减片(13)紧靠CCD图像传感器(14)放置；所述PO挡板(4)中心产生π/2相位差同时，将中心PO区域光强线性衰减，而位于4f系统像平面上的环形衰减片(13)对剩余环形部分光斑进行同比例衰减；具体测量步骤为：(1)调节PO挡板(4)与环形衰减片(13)共轴，用CCD图像传感器(14)记录在无样品(9)时PO挡板(4)数字图像；(2)将样品(9)放置在远离第一凸透镜(7)焦平面的位置，这时样品(9)表面光强不足以激发光学非线性，记录PO挡板(4)数字图像；(3)将样品(9)移至第一凸透镜(7)焦平面位置，样品(9)产生非线性相移，记录PO挡板(4)数字图像；(4)对步骤(1)、(2)和(3)中获得的数字图像进行处理，获得所需检测样品(9)的光学线性吸收、非线性吸收和非线性折射系数。