[发明专利]外场诱导下的非线性光学测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学测试系统的研制，属于光谱仪器技术领域。

背景技术

作为我国七大战略性新兴产业之一的新材料产业，成为21世纪初发展最快的高新技术产业之一，未来市场前景广阔。先进的新材料是国民经济的发展基础和高新技术转化为商品的关键。在新材料的研究开发过程中，材料性能如二阶非线性光学效应（又称倍频效应）的检测是一个重要的环节。材料倍频效应的有效准确检测，可以定性或定量地评估其非线性光学性能，对进一步开展新材料的应用性研究具有重要意义。

由于学科的充分交叉，非线性光学材料的研究和应用不再局限于激光领域，现已逐步拓展到其它一些非激光领域。随着对新材料研究的不断深入，非线性光学材料的综合性能不断提高，同时研究人员发现，结晶在非中心对称空间群中的材料，往往具有诸如热电、压电、铁电、二阶非线性光学和摩擦发光等物理特性。这些关联特性在包括无线电通讯、光开关和信息储存等许多领域有着重要的应用，并对化学、生物学及医学领域产生深远的影响。因此，这类新型功能材料的研究引起了人们的高度重视，成为近20年来功能材料研究的热点。而要获得具有以上关联特性的功能材料, 通常需要研究人员从原子、分子级别对新材料进行设计和组装；而如何筛选出高性能的功能材料，则需要一些相应的检测设备，对材料的二阶非线性光学测试也提出了新的、更高的要求。

例如某些铁电材料在温度变化的过程中，伴随着相变的发生，同时也导致相应的非线性光学性能的改变。这类材料往往具有丰富的光、电、热、磁特性。近期研究表明, 这类分子材料具有从药物输送到分子光电材料的一系列光电功能, 并在未来的分子器件和分子机器的发展中有着独特的地位。在这类材料的非线性效应测试过程中，需要加入外场温度的变化，来实时动态地测试材料的非线性光学性能的变化，根据所测非线性光学性能的强弱和变化趋势筛选出高性能的铁电材料，以便进一步开展更深入的应用性研究。

又如电光材料，作为以光子为载体的新一代信息材料，是电光调制器中最为关键的部分。近年来, 电光高分子材料（一种有机的极化聚合物电光材料）成为非线性光学材料中最为活跃的研究领域之一。科研人员设计并合成了许多综合性能优良的电光高分子，与无机材料相比, 有机高分子材料具有介电常数低、光学损伤阈值高、易于分子设计和加工成型等优点。电光高分子的研究关键主要在于合成具有高二阶非线性光学效应和取向稳定以及低光学损耗的有机高分子, 以满足高性能光学器件的制作要求。为了获得具有更好二阶非线性光学性能、可实际应用的新型有机高分子材料，需要对有机高分子施加外电场作用，进行极化处理。在极化处理过程中，施加外电场的大小以及温度的变化影响有机高分子二阶非线性光学效应的强弱。为了获得最强的宏观二阶非线性光学效应，有机高分子极化过程的监控要求具有随外电场以及温度变化的非线性光学测试系统。

目前，二阶非线性光学效应测试系统仍未见市售的商业整机产品，国内外的研究人员主要采用1.06μm和2 μm调Q激光直接激发材料样品，通过检测是否产生532nm和1μm倍频光，并对倍频光特性进行识别，从而判断材料样品是否具有二阶非线性光学倍频效应；然而，在外场诱导下的非线性光学效应检测方面，目前国内外市场上均没有相关产品及相应解决办法，亟需开发出外场诱导下的非线性光学测试系统，实现材料在诸如温度、电场、磁场或力场等不同的外场加载诱导下的非线性光学性能的动态检测，进而评估其综合性能。

发明内容

本发明的目的是开发出一套外场诱导下的非线性光学测试系统，实现材料在温度、电场、磁场或力场等不同的外场加载诱导下的紫外、可见、红外二阶非线性光学效应的有效检测。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

外场诱导下的非线性光学测试系统包括激光光源1、前置光路处理模块2、功能样品室3、后置光路处理模块4、探测模块5、外场控制装置6、数据采集装置7、显示处理装置8，其特征在于前置光路处理模块2、功能样品室3、后置光路处理模块4、探测模块5依次放置在激光光源1输出激光的光路上，并置于一密闭的暗盒9中。

激光光源1，包括激光头、激光泵浦和激光冷却系统，所发射的激光为紫外、可见或红外激光。