测器14上形成的测量光斑和监测光斑传输至计算机15,计算机15对测量光斑和监测光斑 进行积分处理后得到待测样品10或参考标准样品10在不同位置的测量光能量和监测光能 量，并将测量光能量和监测光能量相比，得到归一化透过率随待测样品10或参考标准样品 10位置的变化曲线，通过变化曲线得出对应的透过率峰谷值、平均入射光能量，并最终得到 待测样品10的非线性折射系数。
[0019] 采用该光学非线性测量装置进行测量时，其包括以下步骤：
[0020] 步骤一：根据公式|為-4 《义和z。= JT W。2/ λ，确定参考标准样品10的厚 度；其中Lt为待测样品10的厚度，4为待测样品10的线性折射率，W为参考标准样品10 的厚度，碱为参考标准样品10的线性折射率，％为入射激光的光束束腰半径，λ为入射激 光的波长；
[0021] 步骤二：将步骤一中选出的参考标准样品10放入非线性厚光子学材料的光学非 线性测量装置的电动平移台11上，可调能量激光器1产生激光脉冲，参考标准样品10在电 动平移台11上从-Z到+Z的方向移动，CCD探测器14记录参考标准样品10在每个位置的 测量光斑和监测光斑，计算机15分别对CCD探测器14记录的测量光斑和监测光斑进行积 分，得到参考标准样品10在不同位置时照射到CCD探测器14上的激光的测量光能量和监 测光能量；
[0022] 步骤三：将步骤二中得到的测量光能量和监测光能量相比，得到归一化透过率随 参考标准样品10位置的变化曲线，选取归一化透过率随参考标准样品10位置的变化曲线 上的峰谷值，得到透过率峰谷值A Tp/;将参考标准样品10在不同位置的监测光能量取平 均值，得到参考标准样品10的平均入射光能量i7;:
[0023] 步骤四：移出参考标准样品10,将待测样品10放入非线性厚光子学材料的光学非 线性测量装置的电动平移台11上，且待测样品10与参考标准样品10位于同一光路中；通 过调节可调能量激光器1和二分之一波片2调整可调能量激光器1产生的入射激光的光 强，采用步骤二、步骤三中的方法，得到不同入射激光光强时照射到CXD探测器14上的激光 的测量光能量、监测光能量、归一化透过率随待测样品10位置的变化曲线以及归一化透过 率随待测样品10位置的变化曲线上的峰谷值，选取峰谷值与归一化透过率随参考标准样 品10位置的变化曲线上的峰谷值相等的归一化透过率随待测样品10位置的变化曲线，并 根据该归一化透过率随待测样品10位置的变化曲线所对应的监测光能量取平均值，得到 待测样品10的平均入射光能量P ;
[0024] 步骤五：根据公式《卜》丨得到待测样品10的非线性折射系数屮其中n/ 为已知参考标准样品10的非线性折射系数，]T为步骤三得到的参考标准样品10的平均入 射光能量，P为步骤四得到的待测样品10的平均入射光能量。
[0025] 入射激光经入射光路中的分束器7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1112中射出，监测光经测量光路中的反射镜8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CCD 探测器14并在CXD探测器14上得到一系列测量光斑和监测光斑，由于一块CXD探测器14 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10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10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。
[0026] 实施例2
[0027] 在实施例一的基础上，分束器7的透过率和反射率均为50%，保证监测光能量与 入射到样品上的测量光能量相同。因此可直接将监测光能量作为入射到样品上的测量光能 量进行处理，将CCD探测器14得到的测量光能量除以监测光能量得到样品的归一化透过 率。
[0028] 实施例3
[0029] 在实施例一或实施例二的基础上，测量光路中的测量光与监测光路中经反射镜8 反射后的监测光相互平行，使检测光垂直入射到C⑶探测器14上，确保监测光能量测量的 准确性，同时也保证了光路的紧凑性和通畅性。
[0030] 实施例4
[0031] 在上述实施例的基础上，电动平移台11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。
[0032] 实施例5
[0033] 在上述实施例的基础上，小孔1112设置在待测样品10的远场位置，且小孔1112 的孔径的尺寸与入射激光远场衍射光斑的尺寸相同。该入射激光远场衍射光斑是指入射激 光经菲涅尔衍射传播到小孔1112位置处形成的的光斑。
[0034] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种非线性厚光子学材料的光学非线性测量装置，其特征在于：包括入射光路、测 量光路、监测光路、衰减器（13)、(XD探测器（14)和计算机（15)，所述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I (4)、透镜II (5)、小孔I (6) 和分束器（7)，所述可调能量激光器（1)产生的入射激光依次经二分之一波片（2)、偏振片 (3)、透镜I (4)、透镜II (5)、小孔I (6)和分束器（7)后由分束器（7)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 (9)、电动平移台（11)和小孔II (12)，所述电动平移台（11)上放置 有可沿Z方向移动的待测样品（10)或参考标准样品，所述测量光依次经透镜III (9)、待测 样品（10)或参考标准样品、小孔II (12)后从小孔II (12)中射出测量光路；所述监测光路 包括反射镜（8)，所述监测光经反射镜（8)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（13)入射至同一 CXD探测器（14)并在C⑶探测 器（14)上得到一系列测量光斑和监测光斑；所述CXD探测器（14)与计算机（15)电连接， 所述CXD探测器（14)上得到的测量光斑和监测光斑传输至计算机（15)。2. 如权利要求1所述的非线性厚光子学材料的光学非线性测量装置，其特征在于：所 述分束器（7)的透过率和反射率均为50%。3. 如权利要求1所述的非线性厚光子学材料的光学非线性测量装置，其特征在于：所 述测量光路中的测量光与监测光路中经反射镜（8)反射后的监测光相互平行。4. 如权利要求1所述的非线性厚光子学材料的光学非线性测量装置，其特征在于：所 述电动平移台（11)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。5. 如权利要求1所述的非线性厚光子学材料的光学非线性测量装置，其特征在于：所 述小孔II (12)设置在待测样品（10)的远场位置，且所述小孔II (12)的孔径的尺寸与入射 激光远场衍射光斑的尺寸相同。
【专利摘要】本实用新型公开了一种非线性厚光子学材料的光学非线性测量装置，属于非线性光子学材料和非线性光学测量技术领域中非线性光子学材料的光学非线性测量装置。本申请采用Tophat型激光脉冲作为探测光，根据待测样品厚度选择适当厚度的参考标准样品，分别对参考标准样品和待测样品进行Z扫描测量，调节入射光能量得到相同的归一化透过率峰谷值，再通过数据处理可得到待测样品的非线性折射系数。本申请可适用于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。
【IPC分类】G01N21/01, G01N21/41, G01N21/17
【公开号】CN204832012
【申请号】CN201520650621
【发明人】张霖, 杨 一, 姜宏振, 任寰, 马骅, 原泉, 石振东, 李 东, 陈波, 杨晓瑜, 柴立群, 马玉荣, 马可
【申请人】中国工程物理研究院激光聚变研究中心
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月26日