非线性厚光子学材料的光学非线性测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于非线性光子学材料和非线性光学测量技术领域，涉及一种非线性光子 学材料的光学非线性测量装置，尤其涉及一种厚度超过瑞利长度的非线性光子学材料的光 学非线性测量装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着高功率激光技术、光学通信以及光信息处理等领域的高速发展，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方 面的应用日益引起人们的广泛关注。而非线性光学材料的发展主要依赖于光学非线性测量 技术的研究。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. Van Stryland. High-sensitivity, Single-beam n2 Measurements. 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。4f 相位相干成像系统（G. Boudebs and S.Cherukulappurath，"Nonlinear optical measurements using a 4f coherent imaging system with phase object"Phys. Rev. A， 69,053813(2004))是近年来发展起来的测量光学非线性的一种新方法，具有光路简单、单 脉冲测量，无需样品移动、对光源能量稳定性要求不高等优点。但不论是Z扫描方法还是 4f相位相干成像法，其理论均基于"薄样品"假设，即只适用于待测样品厚度小于自由空间 瑞利长度的样品。对于厚度超过瑞利长度的非线性样品，其测量结果会出现很大的偏差，不 能达到测量的要求。此外，传统的Z扫描过程中，通常采用两个光电探测器分别记录测量光 和监测光的能量，通过数据处理得出待测样品的光学非线性测量结果。但是，由于激光器在 发射激光进行光学非线性测量的过程中，在不同时刻由激光器发射的激光能量可能有所不 同，两个光电探测器的响应也不完全一致，因而激光器发射的激光能量的不同将影响待测 样品的光学非线性测量结果，最终致使待测样品的光学非线性测量结果误差较大。
【发明内容】
[0003] 本发明的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种厚度超过瑞利长度 的非线性厚光子学材料的光学非线性测量装置，通过在该测量装置中设置一块CCD相机同 时接收测量光和监测光，可有效消除因激光器发射的激光能量抖动对待测样品的光学非线 性测量结果造成的影响，提高测量结果的准确度。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0005] -种非线性厚光子学材料的光学非线性测量装置，包括入射光路、测量光路、监测 光路、衰减器、CCD探测器和计算机，所述入射光路包括依次设置的可调能量激光器、二分之 一波片、偏振片、透镜I、透镜Π 、小孔I和分束器，所述可调能量激光器产生的入射激光依 次经二分之一波片、偏振片、透镜I、透镜II、小孔I和分束器后由分束器分成两束激光，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 路包括依次设置的透镜III、电动平移台和小孔II，所述电动平移台上放置有可沿Z方向移 动的待测样品或参考标准样品，所述测量光依次经透镜III、待测样品或参考标准样品、小 孔II后从小孔II中射出测量光路；所述监测光路包括反射镜，所述监测光经反射镜反射后 射出监测光路；经测量光路射出的测量光和经监测光路射出的监测光均通过衰减器入射至 同一 C⑶探测器并在C⑶探测器上得到一系列测量光斑和监测光斑；所述C⑶探测器与计 算机电连接，所述CCD探测器上得到的测量光斑和监测光斑传输至计算机。
[0006] 作为本发明的优选方案，所述分束器的透过率和反射率均为50%。
[0007] 作为本发明的优选方案，所述测量光路中的测量光与监测光路中经反射镜反射后 的监测光相互平行。
[0008] 作为本发明的优选方案，所述电动平移台的移动范围为-5z。~+5z。，其中z。为入 射激光光束自由空间的瑞利长度。
[0009] 作为本发明的优选方案，所述小孔II设置在待测样品的远场位置，且所述小孔II 的孔径的尺寸与入射激光远场衍射光斑的尺寸相同。
[0010] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0011] 本发明的测量装置中，入射激光经入射光路中的分束器后分成测量光和监测光两 束激光，测量光经测量光路后由测量光路的小孔II中射出，监测光经测量光路中的反射镜 反射后射出，射出测量光路后的测量光路和射出监测光路中的监测光依次经衰减器后入射 至同一块C⑶探测器并在CXD探测器上得到一系列测量光斑和监测光斑，由于一块C⑶探 测器上同时接收测量光和监测光，在通过处理测量光斑和监测光斑并得出待测样品的非线 性折射系数的过程中，可有效消除因激光器发射的激光能量抖动对待测样品的光学非线性 测量结果造成的影响，从而提高测量结果的准确度。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明的结构示意图；
[0013] 其中附图标记为：1 一可调能量激光器、2-二分之一波片、3-偏振片、4一透镜I、 5-透镜11、6-小孔1、7-分束器、8-反射镜、9一透镜III、10-样品、11 一电动平移台、 12-小孔II、13-装减器、14一CCD探测器、15-计算机。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图，对本发明作详细的说明。
[0015] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0016] 实施例1
[0017] 一种非线性厚光子学材料的光学非线性测量装置，该光学非线性测量装置主要用 于测量厚度超过瑞利长度一定范围的任一厚度的非线性光学材料的光学非线性参数，当然 也可以用于测量厚度小于瑞利长度一定范围的任一厚度的非线性光学材料的光学非线性 参数。
[0018] 该光学非线性测量装置包括入射光路、测量光路、监测光路、衰减器13、CCD探测 器14和计算机15。该入射光路包括依次设置的可调能量激光器1、二分之一波片2、偏振片 3、透镜14、透镜115、小孔16和分束器7,其中可调能量激光器1产生的入射激光的能量可 调，且可调能量激光器1与二分之一波片2结合即可任意调节入射激光的光强；透镜14、透 镜115组合形成扩束系统，且入射激光经透镜14、透镜115组成的扩束系统后通过小孔16 形成Tophat光束。可调能量激光器1产生的入射激光依次通过二分之一波片2、偏振片3、 透镜14、透镜115、小孔16和分束器7,且入射激光在经过分束器7后分成两束激光，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。测量光路包括 依次设置的透镜1119、电动平移台11和小孔II，待测样品10或参考标准样品10放置于电 动平移台11上，且待测样品10或参考标准样品10可沿电动平移台11的Z向移动。测量 光依次通过透镜1119、待测样品10或参考标准样品10、小孔1112,且测量光经由小孔1112 射出测量光路。监测光路包括反射镜8,其中监测光经由反射镜8反射后射出监测光路。射 出测量光路的测量光和射出监测光路的监测光均通过衰减器13入射至同一 CCD探测器14。 由于在测量过程中，待测样品10或参考标准样品10将在电动平移台11上移动，因而随着 待测样品10或参考标准样品10的移动，测量光入射到CCD探测器14上并在CCD探测器14 上得到一系列的不同位置处的测量光斑，监测光入射到CCD探测器14上并在CCD探测器14 上得到一系列的不同位置处的监测光斑。该CCD探测器14与计算机15电连接，因而CCD探