專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于測(cè)量非線性材料倍頻系數(shù)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種非線性材料的倍頻技術(shù)，尤其是涉及一種用于測(cè)量非線性材料 倍頻系數(shù)的裝置。
背景技術(shù)：
倍頻(或稱(chēng)為二次諧波振蕩)是非線性光學(xué)混頻中最典型、最重要、最基本的技術(shù)， 也是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，倍頻技術(shù)是利用非線性晶體在強(qiáng)激光作用下的二次非線性效 應(yīng)，使頻率為co的激光通過(guò)非線性晶體后變?yōu)轭l率為2(0的倍頻光或二次諧波，可以說(shuō) 倍頻技術(shù)是激光頻率變換的基礎(chǔ)，對(duì)激光高技術(shù)的發(fā)展和拓寬激光的應(yīng)用領(lǐng)域具有十分 重要的意義。通過(guò)激光倍頻可以獲得多種波長(zhǎng)的激光，例如可產(chǎn)生紅光、綠光、藍(lán)光、 紫外和深紫外激光等，這些產(chǎn)生的光在大屏幕激光顯示、激光醫(yī)療、高密度存儲(chǔ)、微電 子、微機(jī)械、激光全息技術(shù)以及泵浦可調(diào)諧光參量激光等方面有著巨大的應(yīng)用前景和廣 闊的市場(chǎng)。我們將用非線性材料產(chǎn)生倍頻激光的器件稱(chēng)為倍頻激光器， 一般把入射的激 光稱(chēng)為基頻光，由倍頻激光器出來(lái)的激光稱(chēng)為倍頻光或二次諧波。如要獲取倍頻激光器 中使用的非線性材料的倍頻效應(yīng)，則需對(duì)非線性材料的倍頻系數(shù)進(jìn)行測(cè)量，但由于非線 性晶體的生長(zhǎng)比較困難且需要很長(zhǎng)時(shí)間，而且多數(shù)非線性晶體是以粉末的形式存在，且 是不可溶性的，所以測(cè)量非線性晶體的倍頻系數(shù)通常是通過(guò)采用測(cè)量晶體粉末倍頻效應(yīng) 的方法來(lái)獲取。測(cè)量晶體粉末倍頻效應(yīng)的方法雖然得到了半定量的結(jié)果，但卻可以快速 有效的為非線性材料的研究提供可靠依據(jù)。
目前，在二階非線性材料測(cè)試方面，己有多種測(cè)試方法可行，比如電場(chǎng)二次諧波法、 溶劑變色法、電暈極化法和Kurtz粉末倍頻法等。己有的Kurtz粉末倍頻法盡管在測(cè)量 上不如其它方法精確，但從發(fā)展趨勢(shì)看，因其具有簡(jiǎn)單、快速、有效等特點(diǎn)，所以應(yīng)用 將會(huì)越來(lái)越廣泛。Kurtz粉末倍頻法能夠直接反映有機(jī)或無(wú)機(jī)粉末材料的二次諧波的特 性，既可作為評(píng)價(jià)有機(jī)或無(wú)機(jī)粉末材料的二階非線性光學(xué)性能的依據(jù)，又能為生長(zhǎng)實(shí)用 型倍頻光學(xué)晶體提供粉末微晶材料的預(yù)選。另外，多年以來(lái)，隨著光電子技術(shù)的不斷發(fā) 展，許多先進(jìn)的光電子元件層出不窮，因而有條件使傳統(tǒng)的Kurtz粉末倍頻法在具體的 測(cè)量裝置測(cè)試過(guò)程中得以不斷改進(jìn)，比如王桂玲等引入了 boxcar,邵宗書(shū)等引入了透可 見(jiàn)濾近紅外的濾色片及一塊0.53u窄帶濾色片及Schott衰減片，J.M.Halbout，S.Blit等引 入了單色儀等等。這些測(cè)量裝置中，數(shù)據(jù)采集所用的儀器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且測(cè)量時(shí)不能完整地得到相近波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且能夠保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可 靠的用于測(cè)量非線性材料倍頻系數(shù)的裝置。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為 一種用于測(cè)量非線性材料倍頻 系數(shù)的裝置，包括泵浦激光源、分束器、分光計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)、基頻光探頭、倍頻光探頭、第一 光纖光譜儀、第二光纖光譜儀和終端設(shè)備，所述的分光計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)置有用于放置被測(cè)樣 品的樣品槽，所述的基頻光探頭與所述的第一光纖光譜儀通過(guò)第一光纖連接，所述的倍 頻光探頭與所述的第二光纖光譜儀通過(guò)第二光纖連接，所述的第一光纖光譜儀和所述的 第二光纖光譜儀分別與所述的終端設(shè)備連接，所述的泵浦激光源輸出的基頻光入射到所 述的分束器上被分成反射基頻光和透射基頻光，所述的基頻光探頭探測(cè)到所述的反射基 頻光，并將所述的反射基頻光傳輸給所述的第一光纖光譜儀，所述的第一光纖光譜儀探 測(cè)所述的反射基頻光的光強(qiáng)信息并傳輸所述的反射基頻光的光強(qiáng)信息給所述的終端設(shè) 備，所述的透射基頻光入射到所述的被測(cè)樣品上，所述的透射基頻光經(jīng)所述的被測(cè)樣品 倍頻后輸出倍頻光，所述的倍頻光探頭探測(cè)到所述的倍頻光，并將所述的倍頻光傳輸給 所述的第二光纖光譜儀，所述的第二光纖光譜儀探測(cè)所述的倍頻光的光強(qiáng)信息并傳輸所 述的倍頻光的光強(qiáng)信息給所述的終端設(shè)備。
所述的分束器與所述的分光計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)之間設(shè)置有用于增強(qiáng)所述的透射基頻光的光強(qiáng) 的聚焦透鏡，所述的透射基頻光通過(guò)所述的聚焦透鏡入射到所述的被測(cè)樣品上。
所述的泵浦激光源采用輸出波長(zhǎng)為1064nm的YAG激光器。
所述的分束器為半透射半反射的反射片，所述的反射片與所述的基頻光的入射光路 呈45度角。
所述的第一光纖光譜儀的型號(hào)為HR4000，所述的第二光纖光譜儀的型號(hào)為 USB4000。
所述的終端設(shè)備為裝有現(xiàn)有的光纖光譜儀測(cè)試軟件的計(jì)算機(jī)。
所述的被測(cè)樣品為被測(cè)非線性晶體粉末或參考晶體粉末，所述的參考晶體粉末為倍 頻效應(yīng)較大的碘酸鉀粉末或倍頻效應(yīng)較小的尿素。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)半透射半反射的分束器將泵浦激光源 輸出的基頻光分成反射基頻光和透射基頻光，反射基頻光直接被基頻光探頭探測(cè)到后由 第一光纖光譜儀探測(cè)其光強(qiáng)信息，而透射基頻光則先被被測(cè)樣品倍頻后再由倍頻光探頭 去探測(cè)倍頻光，并將倍頻光傳輸給第二光纖光譜儀，第二光纖光譜儀探測(cè)倍頻光的光強(qiáng) 信息，這樣基頻光分兩條光路走，有效的降低了光源波動(dòng)對(duì)倍頻效應(yīng)的影響；由于本實(shí)用新型采用了光纖光譜儀來(lái)探測(cè)光強(qiáng)信息，這樣可實(shí)現(xiàn)全波段探測(cè)光強(qiáng)信息，同時(shí)光纖 光譜儀將環(huán)境噪聲加以考慮，使得最終的測(cè)量結(jié)果更為可靠準(zhǔn)確。通過(guò)在分束器和分光 計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)之間設(shè)置一聚焦透鏡，可有效增強(qiáng)光強(qiáng)。


圖1為本實(shí)用新型的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖所示， 一種用于測(cè)量非線性材料倍頻系數(shù)的裝置，包括泵浦激光源1、分束器 2、分光計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)4、基頻光探頭6、倍頻光探頭8、型號(hào)為HR4000第一光纖光譜儀7、 型號(hào)為USB4000第二光纖光譜儀9和終端設(shè)備10，終端設(shè)備10可采用裝有現(xiàn)有的光纖 光譜儀測(cè)試軟件的計(jì)算機(jī)，泵浦激光源1采用輸出波長(zhǎng)為1064nrn的YAG激光器；分 束器2為半透射半反射的反射片，反射片與泵浦激光源1輸出的基頻光入射到反射片的 入射光路的夾角(3為45度角，分束器2與分光計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)4之間設(shè)置有聚焦透鏡3，在此聚 焦透鏡3主要起增強(qiáng)光強(qiáng)的作用；分光計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)4上設(shè)置有用于置放被測(cè)樣品13的樣品 槽5，被測(cè)樣品13為被測(cè)非線性晶體粉末或參考晶體粉末，參考晶體粉末為倍頻效應(yīng)較 大的碘酸鉀粉末或倍頻效應(yīng)較小的尿素，通過(guò)調(diào)整分光計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)4，可改變經(jīng)被測(cè)樣品13 倍頻后輸出的光的出射角度，如圖i中所示的e角；基頻光探頭6與第一光纖光譜儀7 通過(guò)第一光纖ll連接，倍頻光探頭8與第二光纖光譜儀9通過(guò)第二光纖12連接，第一 光纖光譜儀7和第二光纖光譜儀9分別與終端設(shè)備10連接，第一光纖光譜儀7 (波長(zhǎng)為 400 1000nm)和第二光纖光譜儀9 (波長(zhǎng)為200 800nm)具有高精度、高分辨率等特 點(diǎn)，而且探測(cè)光強(qiáng)的范圍比較廣，可以全波段探測(cè)光強(qiáng)信息，同時(shí)將環(huán)境噪聲加以考慮， 使得測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠且全面。
在此具體實(shí)施例中分光計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)4、基頻光探頭6和倍頻光探頭8均采用現(xiàn)有技術(shù)。 若使用本實(shí)用新型來(lái)獲取被測(cè)非線性晶體粉末的倍頻系數(shù)，則需先后使用本實(shí)用新 型探測(cè)被測(cè)非線性晶體粉末的反射基頻光和倍頻光的光強(qiáng)信息及參考晶體粉末的反射 基頻光和倍頻光的光強(qiáng)信息，具體過(guò)程如下泵浦激光源l輸出波長(zhǎng)為1064nm的基頻 光，基頻光入射到分束器2上，由于分束器2為一片半透射半反射的反射片，當(dāng)基頻光 打到分束器上時(shí)一部分的基頻光被反射，而另一部分的基頻光被透射，在此稱(chēng)被反射的 部分基頻光為反射基頻光，而稱(chēng)被透射的部分基頻光為透射基頻光，這樣泵浦激光源1 輸出的基頻光分兩條光路走，可有效減小光源波動(dòng)的影響，在反射基頻光的光路上，基頻光探頭6探測(cè)到反射基頻光，并將反射基頻光傳輸給第一光纖光譜儀7，第一光纖光 譜儀7探測(cè)反射基頻光的光強(qiáng)信息并傳輸反射基頻光的光強(qiáng)信息給終端設(shè)備10，而在透 射基頻光的光路上，透射基頻光通過(guò)聚焦透鏡3入射到被測(cè)非線性晶體粉末上，透射基 頻光經(jīng)被測(cè)非線性晶體粉末倍頻后輸出倍頻光，倍頻光探頭8探測(cè)到倍頻光，并將倍頻 光傳輸給第二光纖光譜儀9，第二光纖光譜儀9探測(cè)倍頻光的光強(qiáng)信息并傳輸倍頻光的 光強(qiáng)信息給終端設(shè)備10;采用測(cè)量被測(cè)非線性晶體粉末的基頻光和倍頻光的光強(qiáng)信息相
同的過(guò)程測(cè)量參考晶體粉末的基頻光和倍頻光的光強(qiáng)信息；最后利用外部比較器(圖中
未示出)對(duì)被測(cè)非線性晶體粉末的反射基頻光和倍頻光的光強(qiáng)信息及參考晶體粉末的反 射基頻光和倍頻光的光強(qiáng)信息進(jìn)行處理，得到被測(cè)非線性晶體粉末的倍頻系數(shù)，被測(cè)非 線性晶體粉末的倍頻系數(shù)=(被測(cè)非線性晶體粉末的反射基頻光的光強(qiáng)/被測(cè)非線性晶體 粉末的倍頻光的光強(qiáng))/ (參考晶體粉末的反射基頻光的光強(qiáng)/參考晶體粉末的倍頻光的
光強(qiáng))x參考晶體粉末的倍頻系數(shù)。
在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，如果被測(cè)非線性晶體粉末的倍頻效應(yīng)較大，則可使用碘酸鉀粉 末作為參考晶體粉末，如果被測(cè)非線性晶體粉末的倍頻效應(yīng)較小，則可使用尿素作為參 考晶體粉末，在測(cè)量過(guò)程中需選擇具有相同粒徑和厚度的被測(cè)非線性晶體粉末和參考晶 體粉末。
權(quán)利要求1、一種用于測(cè)量非線性材料倍頻系數(shù)的裝置，其特征在于包括泵浦激光源、分束器、分光計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)、基頻光探頭、倍頻光探頭、第一光纖光譜儀、第二光纖光譜儀和終端設(shè)備，所述的分光計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)置有用于置放被測(cè)樣品的樣品槽，所述的基頻光探頭與所述的第一光纖光譜儀通過(guò)第一光纖連接，所述的倍頻光探頭與所述的第二光纖光譜儀通過(guò)第二光纖連接，所述的第一光纖光譜儀和所述的第二光纖光譜儀分別與所述的終端設(shè)備連接，所述的泵浦激光源輸出的基頻光入射到所述的分束器上被分成反射基頻光和透射基頻光，所述的基頻光探頭探測(cè)到所述的反射基頻光，并將所述的反射基頻光傳輸給所述的第一光纖光譜儀，所述的第一光纖光譜儀探測(cè)所述的反射基頻光的光強(qiáng)信息并傳輸所述的反射基頻光的光強(qiáng)信息給所述的終端設(shè)備，所述的透射基頻光入射到所述的被測(cè)樣品上，所述的透射基頻光經(jīng)所述的被測(cè)樣品倍頻后輸出倍頻光，所述的倍頻光探頭探測(cè)到所述的倍頻光，并將所述的倍頻光傳輸給所述的第二光纖光譜儀，所述的第二光纖光譜儀探測(cè)所述的倍頻光的光強(qiáng)信息并傳輸所述的倍頻光的光強(qiáng)信息給所述的終端設(shè)備。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測(cè)量非線性材料倍頻系數(shù)的裝置，其特征在于 所述的分束器與所述的分光計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)之間設(shè)置有用于增強(qiáng)所述的透射基頻光的光強(qiáng)的聚 焦透鏡，所述的透射基頻光通過(guò)所述的聚焦透鏡入射到所述的被測(cè)樣品上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于測(cè)量非線性材料倍頻系數(shù)的裝置，其特征在于 所述的泵浦激光源采用輸出波長(zhǎng)為1064nm的YAG激光器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于測(cè)量非線性材料倍頻系數(shù)的裝置，其特征在于 所述的分束器為半透射半反射的反射片，所述的反射片與所述的基頻光的入射光路呈45 度角。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于測(cè)量非線性材料倍頻系數(shù)的裝置，其特征在于 所述的第一光纖光譜儀的型號(hào)為HR4000，所述的第二光纖光譜儀的型號(hào)為USB4000。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于測(cè)量非線性材料倍頻效應(yīng)的裝置，其特征在于 所述的終端設(shè)備為裝有現(xiàn)有的光纖光譜儀測(cè)試軟件的計(jì)算機(jī)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的一種用于測(cè)量非線性材料倍頻系數(shù)的裝置， 其特征在于所述的被測(cè)樣品為被測(cè)非線性晶體粉末或參考晶體粉末，所述的參考晶體粉 末為倍頻效應(yīng)較大的碘酸鉀粉末或倍頻效應(yīng)較小的尿素。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于測(cè)量非線性材料倍頻系數(shù)的裝置，包括泵浦激光源、分束器、分光計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)、基頻光探頭、倍頻光探頭、第一光纖光譜儀、第二光纖光譜儀和終端設(shè)備，分光計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)置有用于樣品槽，基頻光探頭與第一光纖光譜儀通過(guò)第一光纖連接，倍頻光探頭與第二光纖光譜儀通過(guò)第二光纖連接，第一光纖光譜儀和第二光纖光譜儀分別與終端設(shè)備連接，優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)半透半反的分束器將泵浦激光源輸出的基頻光分成反射基頻光和透射基頻光，這樣基頻光分兩條光路走，有效的降低了光源波動(dòng)對(duì)倍頻效應(yīng)的影響；由于采用了光纖光譜儀來(lái)探測(cè)光強(qiáng)信息，這樣可實(shí)現(xiàn)全波段探測(cè)光強(qiáng)信息，同時(shí)光纖光譜儀將環(huán)境噪聲加以考慮，使得最終的測(cè)量結(jié)果更為可靠準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G01N21/17GK201408163SQ200920120460
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者任偉鴿, 潘雪豐, 譚炳輝, 陶衛(wèi)東 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)