[实用新型]一种同轴无夹角泵浦探测仪

说明书

本实用新型公开了一种同轴无夹角的泵浦探测仪，用于光学非线性的检测，把激光束分为两束，其光强大的一束为泵浦光，光强弱的一束为探测光，泵浦光经过时间延迟聚焦到待测非线性样品上，使处于基态的非线性样品产生非线性吸收；探测光经过一个同心挡板后由透镜会聚到待测非线性样品上，出射的泵浦光被第二个同心挡板遮挡，探测光经过第二个挡板后全部进入探测器；探测光路中透镜前面的挡板和透镜后面的挡板到透镜的距离符合透镜成像规律，且透镜前面挡板的半径大于泵浦光的反射镜半径，后挡板的半径能够全部挡住泵浦光，并能使探测光全部通过；无需偏振片及滤光片就能实现泵浦光和探测光同轴测量材料瞬态光学非线性吸收动力学。

技术领域

本实用新型涉属于非线性光子学材料和非线性光学信息处理领域，具体涉及一种测量非线性光子学材料光学物理参数的泵浦探测仪。

背景技术

随着光通信和光信息处理等领域技术的飞速发展，非线性光学材料的研究日益重要。光学逻辑、光学记忆、光三极管、光开关和相位复共轭等功能的实现主要依赖于非线性光学材料的研究进展。光学非线性测量技术是研究非线性光学材料的关键技术之一,其中弄清材料的光学非线性机制，如何准确的确定材料重要的物理参量对于如何应用材料是非常重要的。Z扫描方法(Mansoor Sheik-Bahae,Ali A.Said,Tai-Hui Wei,David J.Hagan,E.W.Van Stryland.“Sensitive measurement of optical nonlinearities using asingle beam”,IEEE J.Quantum Elect,26,760-769(1990))是目前最常用的单光束测量材料光学非线性的方法，此方法是在光束畸变测量方法的基础上提出的,其优点是光路简单，处理方法简单，测量精度高,并且可同时测量非线性吸收与折射。但这种方法很难准确的确定材料的光学非线性机制以及材料对应重要的光学物理参数。

在Z-scan的基础上,1994年J.Wang等人提出了时间分辨Z-scan技术(J.Wang,M.Sheik-Bahae,A.A.Said,D.J.Hagan,and E.W.Van Stryland,“Time-resolved Z-scanmeasurements of optical nonlinearities”,J.Opt.Soc.Am.B,11,1009-1017,1994)。这种方法通过对样品出射的不同时刻探测光的位相和强度的变化情况的分析来确定材料光学非线性的机制以及各个能级重要的光学物理参数。但这种方法在测量样品非线性折射随时间变化的特征时比较麻烦，而且误差比较大，具体表现为：(1)测量时需先测量样品的非线性吸收的时间特征，然后再把样品分别放在两个位置进行非线性折射时间特征的测量，最后还要除去非线性吸收的影响。(2)不能同时进行非线性吸收和非线性折射时间特征的测量，由于不同时刻激光的空间分布和能量是不同的，从而会引起较大的测量误差。另外该方法虽然采用的是同轴泵浦探测的方式，但是该方法的同轴泵浦探测方法利用偏振片或者滤光片，针对不同波长的激光需要更换对应的偏振片或者滤光片，另外该种方法且该种方法对偏振片或者滤光片的参数要求非常高，否则实验结果误差很大。如果利用偏振片，则泵浦光和探测光之间的夹角只能为90°。如利用滤光片，则两个光路的激光波长不能相同，及只能采用非简并泵浦探测的方法，不能实现简并泵浦探测。

另外还有一种可以同时测量瞬态非线性吸收和非线性折射的相位物体泵浦探测技术(Junyi Yang，Yinglin Song，Yuxiao Wang，Changwei Li，Xiao Jin，and Min Shui，“Time-resolved pump-probe technology with phase object for measurements ofoptical nonlinearities”，Optics Express 17，7110–7116(2009))，就是在原有传统泵浦探测系统的基础上，在探测光路的透镜前焦面的位置加一个相位物体，但是该方法泵浦光和探测光之间有一定的夹角，不能实现泵浦光和探测光同轴。