一種實時高效的非線性光譜特性測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及非線性光子學材料和非線性光學測量領域，尤其涉及一種實時高效的非線性光譜特性測量裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著21世紀光電子技術的雪崩式發展，非線性光學材料在光開關、全光器件、高速光電設備、高功率激光器件、激光防護及光限幅等領域中獲得了大量的實際應用。對材料的光學非線性研究是目前材料學及相關領域的研究熱點。目前，常用的光學非線性測量技術有簡并四波混頻、三波混頻、三次諧波法、非線性干涉法、非線性橢圓偏振法、馬赫-曾德干涉法、4f相位相干成像法、Z掃描法等。其中Z掃描方法(M.Sheik-Bahae, A.A.Said, E.ff.Van Stryland.High—sensitivity，Single-beam n2 Measurements.0pt.Lett.1989，14:955-957)是目前最為常用的測量材料光學非線性的方法，它具有可以同時測量非線性折射和非線性吸收，裝置簡單，靈敏度高等優點。但傳統的Z掃描方法通常使用單波長激光器，只能得到非線性光子學材料在特定波長下的光學非線性特性，所能提供的信息非常有限。而對非線性光子學材料的光學非線性研究需要了解材料在寬波長范圍內的光學非線性特性，因此，傳統的非線性光譜特性測量裝置不能滿足要求。在這種情況下，發明人聯想到應用寬波長的光束作為入射光。在使用寬波長激光的情況下，應用傳統的CCD探測器對監測光、測量光進行接收時，一次Z掃描只能獲取材料在特定波長下的非線性吸收系數和非線性折射系數。要獲得非線性光子學材料的光學非線性吸收光譜和非線性折射光譜特性，需要分別對不同波長的光進行Z掃描，效率非常低。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種實時高效的測量非線性光子學材料光學非線性光譜特性的裝置。通過采用白光激光光源與傳統Z掃描方法相結合的方式，利用光譜儀替代傳統的濾波輪，效率更高，只需一次Z掃描即可實時獲取材料在多波長下的非線性吸收系數和非線性折射系數，直接得到非線性光子學材料的光學非線性吸收光譜和非線性折射光譜特性。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為:
[0005]一種實時高效的非線性光譜特性測量裝置，其特征在于，包括入射光路、測量光路、監測光路、開孔測量光路、閉孔測量光路、計算機處理系統;所述入射光路包括依次設置的白光激光光源、波片、偏振片、第一分束鏡，所述白光激光光源產生的入射激光依次經波片、偏振片后由第一分束鏡分成兩束激光，其中一束激光作為測量光進入測量光路，另一束激光作為監測光進入監測光路;所述監測光路包括第一光譜儀，所述監測光入射至第一光譜儀并在第一光譜儀得到一系列監測光斑;所述測量光經測量光路入射至待測樣品，所述測量光經過待測樣品后入射至第二分束鏡后由第二分束鏡分成反射測量光和透射測量光；所述反射測量光經開孔測量光路后入射至第二光譜儀并在第二光譜儀上得到一系列開孔測量光斑，所述透射測量光經閉孔測量光路入射至第三光譜儀并在第三光譜儀上得到一系列閉孔測量光斑;所述第一光譜儀、第二光譜儀、第三光譜儀分別與計算機處理系統電連接，所述第一光譜儀上得到的監測光斑、第二光譜儀得到的開孔測量光斑、第三光譜儀得到的閉孔測量光斑分別傳輸至計算機處理系統。
[0006]作為本實用新型的優選方案，所述測量光路包括依次設置的第一透鏡、電動平移臺、第二分束鏡，所述電動平移臺上放置有可沿Z方向移動的待測樣品，所述測量光依次經第一透鏡、待測樣品后由第二分束鏡分成反射測量光和透射測量光;所述開孔測量光路包括依次設置的第二透鏡、第二光譜儀，所述反射測量光依次經第二透鏡入射至第二光譜儀；所述閉孔測量光路包括依次設置的小孔光闌、第三光譜儀，所述透射測量光經小孔光闌入射至第三光譜儀。
[0007]作為本實用新型的優選方案，所述第一分束鏡的反射率和透射率均為50%，所述第二分束鏡的反射率和透射率均為50%。
[0008]作為本實用新型的優選方案，所述小孔光闌設置在待測樣品的遠場位置，且所述小孔光闌的孔徑的尺寸與入射激光遠場衍射光斑的尺寸相同。
[0009]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是:
[0010]白光激光光源的光譜范圍覆蓋紫外到近紅外，本實用新型采用白光激光光源I及濾波輪與傳統Z掃描方法相結合的方式，可快速獲取材料在多波長下的非線性吸收系數和非線性折射系數，從而得到寬波長范圍內材料的光學非線性吸收光譜和非線性折射光譜特性。波片和偏振片組合可任意調節激光的光強。通過采用白光激光光源與傳統Z掃描方法相結合的方式，利用光譜儀替代傳統的濾波輪，效率更高，只需一次Z掃描即可實時獲取材料在多波長下的非線性吸收系數和非線性折射系數，直接得到非線性光子學材料的光學非線性吸收光譜和非線性折射光譜特性。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0012]圖中，1-白光激光光源，2-波片，3-偏振片，4-第一分束鏡，5-第一光譜儀，6-第一透鏡，7-待測樣品，8-電動平移臺，9-第二分束鏡，I O-第二透鏡，11-第二光譜儀，12-小孔光闌，13-第三光譜儀，14-計算機處理系統。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖，對本實用新型作詳細的說明。
[0014]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0015]實施例一
[0016]一種實時高效的非線性光譜特性測量裝置，其目的在于提供一種實時高效的測量非線性光子學材料光學非線性光譜特性的裝置。通過采用白光激光光源I與傳統Z掃描方法相結合的方式，利用光譜儀替代傳統的濾波輪，效率更高，只需一次Z掃描即可實時獲取材料在多波長下的非線性吸收系數和非線性折射系數，直接得到非線性光子學材料的光學非線性吸收光譜和非線性折射光譜特性。
[0017]該測量裝置包括入射光路、測量光路、監測光路、開孔測量光路、閉孔測量光路、計算機處理系統14。入射光路包括依次設置的白光激光光源1、波片2、偏振片3、第一分束鏡4。白光激光光源I的光譜范圍覆蓋紫外到近紅外，本實用新型采用白光激光光源I及濾波輪與傳統Z掃描方法相結合的方式，可快速獲取材料在多波長下的非線性吸收系數和非線性折射系數，從而得到寬波長范圍內材料的光學非線性吸收光譜和非線性折射光譜特性。白光激光光源I產生的入射激光依次經波片2、偏振片3后由第一分束鏡4分成兩束激光，其中一束激光作為測量光進入測量光路，另一束激光作為監測光進入監測光路。其中，波片2和偏振片3組合可任意調節激光的光強。監測光路包括第一光譜儀5，監測光入射至第一光譜儀5并在第一光譜儀5得到一系列監測光斑。測量光經測量光路入射至待測樣品7，所述測量光經過待測樣品7后入射至第二分束鏡9后由第二分束鏡9分成反射測量光和透射測量光。測量光路包括依次設置的第一透鏡6、電動平移臺8、第二分束鏡9，所述電動平移臺8上放置有可沿Z方向移動的待測樣品7，所述測量光依次經第一透鏡6、待測樣品7后由第二分束鏡9分成反射測量光和透射測量光。反射測量光經開孔測量光路后入射至第二光譜儀11并