[发明专利]一种物质非线性折射率测量方法及其测量装置

权利要求书

1.一种物质非线性折射率测量方法，其特征在于：包括以下步骤

进行频域分辨光学开关法，获取激光不经过样品时的初始脉冲频域曲线和初始相位曲线；

进行频域分辨光学开关法，获取激光经过样品后的测量脉冲频域曲线和测量相位曲线；

对所述初始脉冲频域曲线进行脉冲演化的模拟仿真，获取仿真脉冲频域曲线；

比较所述测量脉冲频域曲线和所述仿真脉冲频域曲线，若两者相同，则通过非线性薛定谔方程式计算获取所述物质非线性折射率n2；若两者不相同，则调整物质非线性系数γ，使所述仿真脉冲频域曲线发生变化，直到所述测量脉冲频域曲线和所述仿真脉冲频域曲线相同后，通过非线性薛定谔方程式计算获取所述物质非线性折射率n2。

2.根据权利要求1所述的物质非线性折射率测量方法，其特征在于：获取仿真脉冲频域曲线时，通过以下公式计算获取仿真脉冲频域值，并且以波长为横坐标，所述仿真脉冲频域值为纵坐标的坐标图，并绘制连续曲线，从而形成所述仿真脉冲频域曲线：

其中，U(d，ω)为仿真结果的仿真脉冲频域值；d为样品的厚度；ω为脉冲激光的中心频率；U(0，ω)为初始脉冲频域值；γ为物质非线性系数；P0为入射激光的峰值功率；|U(0,T)|²为初始脉冲的时域振幅分布；c为光速；λ为脉冲激光的波长。

3.根据权利要求2所述的物质非线性折射率测量方法，其特征在于：所述非线性薛定谔方程式为简单形式的非线性薛定谔方程式，其公式如下：

其中，λ为脉冲的中心波长，由测量激光获取。

4.根据权利要求1所述的物质非线性折射率测量方法，其特征在于：比较所述测量脉冲频域曲线和所述仿真脉冲频域曲线时，若两者在同一坐标系中的重合比例大于等于98％，则判定为两者相同；若两者在同一坐标系中的重合比例小于98％，则判定为两者不相同。

5.根据权利要求2所述的物质非线性折射率测量方法，其特征在于：调整物质非线性系数γ时，在大于0小于1的范围内对所述物质非线性系数γ进行取值。

6.根据权利要求1所述的物质非线性折射率测量方法，其特征在于：还包括在同一坐标系中比较所述初始脉冲频域曲线和所述测量脉冲频域曲线，若两者相同，则对所述初始相位曲线和所述测量相位曲线进行拟合来获取物质非线性折射率n2；若两者不同，则对所述初始脉冲频域曲线进行脉冲演化的模拟仿真来获取物质非线性折射率n2。

7.根据权利要求6所述的物质非线性折射率测量方法，其特征在于：对所述初始相位曲线和所述测量相位曲线进行拟合时，所述测量相位曲线与所述初始相位曲线相减，获取相位分量曲线，并根据所述相位分量曲线结合以下公式计算获取所述物质非线性折射率n2：

Δφ(t)＝φ_s(t)-φ_i(t)

其中，d为样品的厚度，λ为脉冲的中心波长，I(t)为激光的强度分布，n2为物质非线性折射率；φs(t)为激光经过样品后的脉冲相位，φi(t)为激光没有经过样品时的脉冲相位。

8.一种物质非线性折射率的测量装置，其特征在于：包括激光发射器、可调节吸收衰减片、第一透镜、第二透镜、分束镜、反射镜组、第三透镜、二次谐波晶体、第四透镜、探测器、光谱仪和分析单元；所述激光发射器发射的激光依次经过可调节吸收衰减片、第一透镜、第二透镜，并在所述反射镜组的反射作用下进入所述分束镜，被分为光程不同的第一光束与第二光束；所述第一光束与所述第二光束通过所述反射镜组形成的光路后，在所述第三透镜作用下，共焦到所述二次谐波晶体然后进入所述第四透镜，其光信号被所述探测器探测，并转为电信号后发送到与所述探测器电连接的光谱仪；所述光谱仪将所述电信号发送至与之电连接的分析单元；所述分析单元根据频域分辨光学门开关法对激光信息进行分析并获取样品的物质非线性折射率n2。