Z扫描光学非线性测量装置和测量方法

摘要

一种Z扫描光学非线性测量装置和测量方法，本发明可以实现两个激光波长的测量，光源既可以是连续光，也可以是脉冲光，且脉冲宽度和重复频率可调；入射激光功率从0到100%连续可调；装置中的光隔离器能有效消除光学元件及待测样品表面反射光对激光器的影响，使得测量结果准确可靠；旋转λ/4波片可以测量线偏振、圆偏振、椭圆偏振态激光作用下样品的非线性光学参数；调节光路，改变两束光的相对强度可以实现双色时间分辨的非线性吸收和折射测量；调节泵浦光和探测光的偏振态可以测量不同偏振态激光作用下样品的时间响应特性；能够同时测量透射开孔、透射闭孔和反射开孔数据，不仅适用于测量透明样品，也适用于测量半透明样品。

主权项

一种用于透明样品和半透明样品非线性吸收系数和非线性折射率测量的Z扫描测量装置，特征在于其构成包括输出波长为λ1的第一激光器（2）和输出波长为λ2的第二激光器（10），沿所述的第一激光器（2）输出激光的主光轴方向上依次是第一滤波小孔（3）、第一λ/2波片（4）、第一分束镜（5）、第一光隔离器（7）、第一λ/4波片（8）、双色分光镜（9）、扩束镜（17）、聚焦透镜（18）、非偏振分束棱镜（19）、待测样品（20）、第一双凸透镜（22）、第三分束镜（23）、小孔（24）和第三光电探测器（25）；沿所述的第二激光器（10）输出激光的前进方向依次是第二滤波小孔（11）、第二λ/2波片（12）、第二分束镜（13）、第二光隔离器（15）、第二λ/4波片（16）和所述的双色分光镜（9），然后反射到主光路上；所述的第一分束镜（5）和第二分束镜（13）都与光路成45°角放置，反射光和透射光之比都为1:9，在所述的第一分束镜（5）的反射光的光路上设置第一光电探测器（6），在所述的第二分束镜（13）的光路上设置第二光电探测器（14）；所述的第一激光器（2）与双色分光镜（9）之间的距离和第二激光器（10）与双色分光镜（9）之间的距离近似相等；所述的双色分光镜（9）与主光路成45°角放置，对所述的第一激光器（2）输出的波长为λ1激光的透过率为98%，对所述的第二激光器（10）输出的波长为λ2激光的反射率为98%；所述的第一λ/2波片（4）和第一λ/4波片（8）对应的工作波长为λ1，所述的第二λ/2波片（12）和第二λ/4波片（16）对应的工作波长为λ2；所述的扩束镜（17）和非偏振分束棱镜（19）可工作于λ1和λ2两波长；所述的待测样品（20）固定在样品控制台（21）上，该样品控制台（21）在计算机（30）的控制下带动待测样品（20）沿平行于光轴的Z 轴方向匀速移动；所述的待测样品（20）表面的反射光经所述的非偏振分束棱镜（19）反射后，被第二双凸透镜（26）聚焦在第四光电探测器（27）；所述的第三分束镜（23）和非偏振分束棱镜（19）的分光比均为1:1，被第三分束镜（23）分出来的反射光进入第五光电探测器（28）；所述的第一光电探测器（6）、第二光电探测器（14）、第三光电探测器（25）、第四光电探测器（27）、第五光电探测器（28）的输出端均通过数据采集器（29）与所述的计算机（30）相连；所述的第一激光器（2）和第二激光器（10）均由信号发生器（1）调制。