[实用新型]基于相位物体单脉冲反射测量材料非线性的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光学非线性材料的测量装置，具体涉及一种基于相位物体单脉冲反射测量材料非线性的装置，属于非线性光子学材料和非线性光学信息处理领域。

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。

对于透过率较高的介质，常用的测量方法有Z扫描、4f系统相干成像技术、马赫-曾德干涉法、四波混频、三次谐波非线性干涉法、椭圆偏振法、相位物体Z-scan等。其中，Z扫描方法(Mansoor Sheik-Bahae，Ali A.Said，Tai-Hui Wei，David J.Hagan，E.W.Van Stryland.“Sensitive measurementof optical nonlinearities using a single beam”，IEEE J.Quantum Elect，26，760-769(1990))光路简单、灵敏度高，是目前最常用的单光束测量材料光学非线性的方法。但是这种测量方法需要样品在激光传播方向的移动，需要激光多次激发，对薄膜和易损伤的材料不适用。4f相位相干成像系统(G.Boudebs and S.Cherukulappurath，“Nonlinear optical measurementsusing a 4f coherent imaging system with phase object”，Phys.Rev.A，69，053813(2004))是近年来提出的一种测量材料非线性折射的新方法，利用4f相位相干成像技术测量非线性折射具有光路简单、灵敏度高、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。但这种方法需要对采集的图像进行比较复杂的处理，而且对CCD的要求比较高，增加了测量方法的成本。相位物体Z-scan(Junyi Yang and Yinglin Song，“Directobservation of the transient thermal lensing effect using the PO Z-scan”Vol.34，No.2，Doc.ID 100701)是在原有传统Z-scan的基础上，在透镜的前焦面的位置加一个相位物体，与传统Z-scan相比，所测量材料非线性折射的结果由传统Z-scan的峰谷特征曲线变成了单峰或单谷特征曲线。然而，上述几种测量方法及其装置都是通过测量透射光的变化来测量介质的光学非线性，对于透过率很低的介质以及研究介质表面光学非线性是不适用的。

1994年，D.V.Petrov等人提出了测量介质表面光学非线性的反射Z扫描法(D.V.Petrov，A.S.L.Gomes，and Cid B.de Arabjo，“ReflectionZ-scan technique for measurements of optical properties of surfaces”，Appl.Phy.Lett.65，1067(1994))，然而，这种方法及其装置和传统的透射Z扫描法一样，需要样品在激光传播方向的移动，需要激光多次激发，容易损伤介质的表面；此外，由于是对反射光的测量，反射面在测量的过程中要移动，这就增大了测量的难度并影响了测量的准确性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于相位物体单脉冲反射测量材料非线性的装置，以准确测量介质表面的光学非线性。

为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于相位物体单脉冲反射测量材料非线性的装置，入射激光通过第一分束镜分成两束，一束为监测光，由第一探测器记录，另一束光经过相位物体后被透镜聚焦到待测样品上，被待测样品表面反射的脉冲光被第二分束镜分成两路，一路直接由第二探测器记录，另一路通过一个中心和光轴重合的小孔光阑后进入第三探测器；所述待测样品位于透镜的焦平面上，所述相位物体放在所述透镜前。

上文中，当相位物体的相位延迟大约为0.5π，大小大约为入射光斑束腰半径的0.1倍时，系统的测量精度达到最高，因此可以根据实际情况进行调节。

上述技术方案中，所述相位物体放在所述透镜的前焦面上。以便于计算。

上述技术方案中，所述小孔光阑的半径等于所述相位物体的远场衍射光斑的半径。