[发明专利]光学超晶格极化质量测量方法及装置

说明书

本申请公开了一种光学超晶格极化质量测量方法，包括如下步骤：用激光器发射一束激光照射超晶格样品，获得该束激光的多级衍射图样；测量所述多级衍射图样的衍射光强，并获得相应的衍射级次；基于所述衍射级次及该衍射级次对应的衍射光强，得出所述超晶格样品在照射位置的占空比；基于所述占空比，得出反映所述照射位置的极化质量的有效非线性系数。该测量方法的设计能够使得极化质量的测量变得简单、测量装置不繁琐、测量精度高。此外，本申请还公开了一种光学超晶格极化质量测量装置。

技术领域

本申请涉及光学测量技术领域，特别涉及一种光学超晶格极化质量测量方法。此外，本申请还涉及一种光学超晶格极化质量测量装置。

背景技术

准相位匹配 (Quasi-Phase-Matching, QPM) 的概念是 J.Armstrong 和N.Bloembergen 等人于 1962 年提出的，距今已近 40 年。虽然 QPM 理论提出的非常早，但由于周期极化晶体制备上的困难，直到上世纪 80 年代初南京大学的研究人员将微结构引入介电体，研制出介电体超晶格(Dielectric Superlattice)，人们才开始对 QPM 进行实验上的探索。由于在介电体超晶格中，被周期调制的参数主要是二阶非线性系数χ(2)，所以介电体超晶格也称作光学超晶格(Optical Superlattice)。

光学超晶格基质材料有铌酸锂(LiNbO3,LN)、钽酸锂(LiTaO3,LT)、KTiOPO4(KTP)等。QPM 的主要应用之一是高效的激光变频，包括倍频(Second-Harmonic-Generation,SHG)、和频(Sum-Frequency-Generation, SFG)、差频 (Different-Frequency-Generation, DFG)、光参量产生 / 放 大 / 振 荡 (Optical Parametric Generation/Amplification/Oscillation, OPG/OPA/OPO)等过程。目前，激光变频技术已发展为激光产业的一项重要技术。

超晶格的结构一般为周期性结构，为达到转换最大效率，其正负畴的占空比需要达到50%。但是在材料制备中，由于各种工艺条件的限制，制备出的实际超晶格结构具有各种误差，其中影响最大的是占空比误差。在现有技术中，一般采用二维傅里叶变换方法评价光学超晶格极化质量的方法，采用显微镜对超晶格图样进行采集并进行数字傅里叶变换，获取极化质量。但是这种方法需要使用到显微镜并且需要人工对图像进行较多步骤的处理。专利 CN103674895B 提出了一种超晶格材料周期测量仪，但是这种仪器只能测量超晶格周期，并不能对超晶格极化质量进行评价。

发明内容

本申请要解决的技术问题为提供一种光学超晶格极化质量测量方法，该测量方法的设计能够使得极化质量的测量变得简单、测量装置不繁琐、测量精度高。此外，本申请还提供一种光学超晶格极化质量测量装置。

为解决上述技术问题，本申请提供一种光学超晶格极化质量测量方法，包括如下步骤：

用激光器发射一束激光照射超晶格样品，获得该束激光的多级衍射图样；

测量所述多级衍射图样的衍射光强，并获得相应的衍射级次；

基于所述衍射级次及该衍射级次对应的衍射光强，得出所述超晶格样品在照射位置的占空比；

基于所述占空比，得出反映所述照射位置的极化质量的有效非线性系数。

可选的，

所述基于所述占空比得出反映所述极化质量的有效非线性系数的步骤，包括：

基于如下策略关系式得出所述有效非线性系数：

其中，表示有效非线性系数，表示占空比。

可选的，