[发明专利]基于噪声小尺度自聚焦增长的非线性系数测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于噪声小尺度自聚焦增长的非线性系数测量装置及方法，基于噪声小尺度自聚焦增长的非线性系数测量装置包括超短脉冲光源、光学衰减片、细丝、非线性介质、精密探测器。与传统方法相比，本装置光路简单，能够在高激光功率、较大厚度介质、单次扫描的情况下进行实时同步测量，且测量精度高。

主权项

一种基于噪声小尺度自聚焦增长的非线性系数测量方法，其特征在于，一种用于所述基于噪声小尺度自聚焦增长的非线性系数测量方法的装置，包括超短脉冲光源、光学衰减片、细丝、非线性介质、精密探测器，超短脉冲光源产生的超短脉冲依次经过第一光学衰减片、细丝、非线性介质、第二光学衰减片到达精密探测器；和/或，所述超短脉冲光源采用钛宝石再生放大激光器；和/或，所述光学衰减片为可调节金属膜中性密度渐变滤光片；和/或，所述细丝为直径大小为0.1mm的光纤；和/或，所述精密探测器为CCD Camera；该方法的具体步骤为：1)调整细丝的位置，使细丝位于光束的中心，记录此时超短脉冲光源的平均功率值及精密探测器中的光斑图；2)逐渐增大超短脉冲光源的输出功率直至光束出现明显的小尺度自聚焦增长，记录此时的平均功率值及精密探测器中的光斑图，计算出此时光束小尺度自聚焦最大增长位置处调制增长的增益值，其值如(1)所示：gmax＝2γP(1)其中，γ为介质的非线性系数，为此时飞秒光束的峰值功率，Pping为飞秒光束的平均功率，K为飞秒脉冲的重复率，T为飞秒脉冲的脉宽，只要测量出某一平均功率值下的飞秒光束调制增长的光斑图，计算出此时飞秒光束中小尺度自聚焦最大增长位置的调制增长的增益值即可通过(1)得到该介质的非线性系数；3)为了提高测量精度，继续增大超短脉冲光源的输出功率，记录五个不同功率值下的精密探测器中的光斑图；计算出此时不同功率值下小尺度自聚焦最大增长位置处调制增长的增益值，然后绘出增益关于平均功率变化的曲线，线性拟合后得到的直线的斜率值的0.5倍即为待测的非线性介质的非线性系数，且记录不同功率下的光斑图越多，最后计算得到的非线性系数值越精确，非线性折射率和非线性系数的关系如(2)所示：n2=γcAeffω0---(2)]]>其中，c为光速，Aeff为激光光斑的有效面积，ω0为激光频率，得到介质的非线性系数后，测量出光斑的有效面积及激光频率就能通过(2)式可以得到介质的非线性折射率。