[实用新型]一种非线性光子学材料的非线性光谱特性测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及非线性光子学材料和非线性光学测量领域，尤其涉及一种非线性光子学材料的非线性光谱特性测量装置。

背景技术

近年来，随着21世纪光电子技术的雪崩式发展，非线性光学材料在光开关、全光器件、高速光电设备、高功率激光器件、激光防护及光限幅等领域中获得了大量的实际应用。对材料的光学非线性研究是目前材料学及相关领域的研究热点。目前，常用的光学非线性测量技术有简并四波混频、三波混频、三次谐波法、非线性干涉法、非线性椭圆偏振法、马赫-曾德干涉法、4f相位相干成像法、Z扫描法等。其中Z扫描方法(M.Sheik-Bahae,A.A.Said,E.W.VanStryland.High-sensitivity,Single-beamn2Measurements.Opt.Lett.1989,14:955–957)是目前最为常用的测量材料光学非线性的方法，它具有可以同时测量非线性折射和非线性吸收，装置简单，灵敏度高等优点。但传统的Z扫描方法通常使用单波长激光器，只能得到非线性光子学材料在特定波长下的光学非线性特性，所能提供的信息非常有限。而对非线性光子学材料的光学非线性研究需要了解材料在宽波长范围内的光学非线性特性，因此，传统的非线性光谱特性测量装置不能满足要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种测量非线性光子学材料光学非线性光谱特性的装置，可快速获取材料在多波长下的非线性吸收系数和非线性折射系数，从而得到宽波长范围内材料的光学非线性吸收光谱和非线性折射光谱特性。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种非线性光子学材料的非线性光谱特性测量装置，其特征在于，包括入射光路、测量光路、监测光路、开孔测量光路、闭孔测量光路、计算机处理系统；所述入射光路包括依次设置的白光激光光源、波片、偏振片、滤波轮、第一分束镜，所述白光激光光源产生的入射激光依次经波片、偏振片、滤波轮后由第一分束镜分成两束激光，其中一束激光作为测量光进入测量光路，另一束激光作为监测光进入监测光路；所述测量光经测量光路入射至待测样品，所述监测光入射至第一CCD探测器并在第一CCD探测器得到一系列监测光斑；所述测量光经过待测样品后入射至第二分束镜后由第二分束镜分成透射测量光和反射测量光；所述透射测量光、反射测量光分别经开孔测量光路、闭孔测量光路后入射至第二CCD探测器并在第二CCD探测器上得到一系列开孔测量光斑和闭孔测量光斑；所述第一CCD探测器、第二CCD探测器分别与计算机处理系统电连接，所述第二CCD探测器得到的开孔测量光斑和闭孔测量光斑、第一CCD探测器上得到的监测光斑分别传输至计算机处理系统。

作为本实用新型的优选方案，所述测量光路包括依次设置的第一透镜、电动平移台、第二分束镜，所述电动平移台上放置有可沿Z方向移动的待测样品，所述测量光依次经第一透镜、待测样品后由第二分束镜分成透射测量光和反射测量光；所述开孔测量光路包括小孔光阑，所述透射测量光经小孔光阑入射至第二CCD探测器；所述闭孔测量光路包括依次设置的反射镜、第二透镜，所述反射测量光依次经反射镜、第二透镜入射至第二CCD探测器。

作为本实用新型的优选方案，所述滤波轮上固定有八个窄带滤光片，八个窄带滤光片能分别滤过从紫外到近红外范围的八个波长分段的光；所述滤波轮可绕中心轴旋转，每次旋转使一个窄带滤光片处于光路中。

作为本实用新型的优选方案，所述第一分束镜的反射率和透射率均为50%，所述第二分束镜的反射率和透射率均为50%。

作为本实用新型的优选方案，所述小孔光阑设置在待测样品的远场位置，且所述小孔光阑的孔径的尺寸与入射激光远场衍射光斑的尺寸相同。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

白光激光光源的光谱范围覆盖紫外到近红外，本实用新型采用白光激光光源及滤波轮与传统Z扫描方法相结合的方式，可快速获取材料在多波长下的非线性吸收系数和非线性折射系数，从而得到宽波长范围内材料的光学非线性吸收光谱和非线性折射光谱特性。波片和偏振片组合可任意调节激光的光强。滤波轮上固定有八个窄带滤光片，分别对应从紫外到近红外范围的八个分立波长。滤波轮可绕中心轴旋转，每次旋转后的位置对应一个窄带滤光片，光束到达滤波轮后只允许对应波长的光通过滤波轮，从而实现滤波。