專利名稱：一種用于測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量非線性材料 倍頻系數(shù)的裝置。
背景技術(shù)：
倍頻(或稱為二次諧波振蕩)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激光作用下的二次非線性效 應(yīng)，使頻率為co的激光通過非線性晶體后變?yōu)轭l率為2(0的倍頻光或二次諧波，可以說 倍頻技術(shù)是激光頻率變換的基礎(chǔ)，對激光高技術(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。通過激光倍頻可以獲得多種波長的激光，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、微電 子、微機械、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。我們將用非線性材料產(chǎn)生倍頻激光的器件稱為倍頻激光器， 一般把入射的激 光稱為基頻光，由倍頻激光器出來的激光稱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)，則需對非線性材料的倍頻系數(shù)進行測量，但由于非線 性晶體的生長比較困難且需要很長時間，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，所以測量非線性晶體的倍頻系數(shù)通常是通過采用測量晶體粉末倍頻效應(yīng) 的方法來獲取。測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試方面，己有多種測試方法可行，比如電場二次諧波法、 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量 上不如其它方法精確，但從發(fā)展趨勢看，因其具有簡單、快速、有效等特點，所以應(yīng)用 將會越來越廣泛。Kurtz粉末倍頻法能夠直接反映有機或無機粉末材料的二次諧波的特 性，既可作為評價有機或無機粉末材料的二階非線性光學(xué)性能的依據(jù)，又能為生長實用 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，隨著光電子技術(shù)的不斷發(fā) 展，許多先進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 測量裝置測試過程中得以不斷改進，比如王桂玲等引入了 boxcar,邵宗書等引入了透可 見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，且測量時不能完整地得到相近波長的實驗數(shù)據(jù)。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，且能夠保證測量結(jié)果準(zhǔn)確可 靠的用于測量非線性材料倍頻系數(shù)的裝置。
本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種用于測量非線性材料倍頻 系數(shù)的裝置，包括泵浦激光源、分束器、分光計轉(zhuǎn)臺、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，所述的分光計轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有用于放置被測樣 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 測所述的反射基頻光的光強信息并傳輸所述的反射基頻光的光強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樣品上，所述的透射基頻光經(jīng)所述的被測樣品 倍頻后輸出倍頻光，所述的倍頻光探頭探測到所述的倍頻光，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所述的倍頻光的光強信息并傳輸所 述的倍頻光的光強信息給所述的終端設(shè)備。
所述的分束器與所述的分光計轉(zhuǎn)臺之間設(shè)置有用于增強所述的透射基頻光的光強 的聚焦透鏡，所述的透射基頻光通過所述的聚焦透鏡入射到所述的被測樣品上。
所述的泵浦激光源采用輸出波長為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為HR4000，所述的第二光纖光譜儀的型號為 USB4000。
所述的終端設(shè)備為裝有現(xiàn)有的光纖光譜儀測試軟件的計算機。
所述的被測樣品為被測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，本實用新型的優(yōu)點在于通過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到后由 第一光纖光譜儀探測其光強信息，而透射基頻光則先被被測樣品倍頻后再由倍頻光探頭 去探測倍頻光，并將倍頻光傳輸給第二光纖光譜儀，第二光纖光譜儀探測倍頻光的光強 信息，這樣基頻光分兩條光路走，有效的降低了光源波動對倍頻效應(yīng)的影響；由于本實用新型采用了光纖光譜儀來探測光強信息，這樣可實現(xiàn)全波段探測光強信息，同時光纖 光譜儀將環(huán)境噪聲加以考慮，使得最終的測量結(jié)果更為可靠準(zhǔn)確。通過在分束器和分光 計轉(zhuǎn)臺之間設(shè)置一聚焦透鏡，可有效增強光強。


圖1為本實用新型的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細(xì)描述。
如圖所示， 一種用于測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、分光計轉(zhuǎn)臺4、基頻光探頭6、倍頻光探頭8、型號為HR4000第一光纖光譜儀7、 型號為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 光譜儀測試軟件的計算機，泵浦激光源1采用輸出波長為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與分光計轉(zhuǎn)臺4之間設(shè)置有聚焦透鏡3，在此聚 焦透鏡3主要起增強光強的作用；分光計轉(zhuǎn)臺4上設(shè)置有用于置放被測樣品13的樣品 槽5，被測樣品13為被測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，通過調(diào)整分光計轉(zhuǎn)臺4，可改變經(jīng)被測樣品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 通過第一光纖ll連接，倍頻光探頭8與第二光纖光譜儀9通過第二光纖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 (波長為 400 1000nm)和第二光纖光譜儀9 (波長為200 800nm)具有高精度、高分辨率等特 點，而且探測光強的范圍比較廣，可以全波段探測光強信息，同時將環(huán)境噪聲加以考慮， 使得測量結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠且全面。
在此具體實施例中分光計轉(zhuǎn)臺4、基頻光探頭6和倍頻光探頭8均采用現(xiàn)有技術(shù)。 若使用本實用新型來獲取被測非線性晶體粉末的倍頻系數(shù)，則需先后使用本實用新 型探測被測非線性晶體粉末的反射基頻光和倍頻光的光強信息及參考晶體粉末的反射 基頻光和倍頻光的光強信息，具體過程如下泵浦激光源l輸出波長為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，在此稱被反射的 部分基頻光為反射基頻光，而稱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的影響，在反射基頻光的光路上，基頻光探頭6探測到反射基頻光，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探測反射基頻光的光強信息并傳輸反射基頻光的光強信息給終端設(shè)備10，而在透 射基頻光的光路上，透射基頻光通過聚焦透鏡3入射到被測非線性晶體粉末上，透射基 頻光經(jīng)被測非線性晶體粉末倍頻后輸出倍頻光，倍頻光探頭8探測到倍頻光，并將倍頻 光傳輸給第二光纖光譜儀9，第二光纖光譜儀9探測倍頻光的光強信息并傳輸倍頻光的 光強信息給終端設(shè)備10;采用測量被測非線性晶體粉末的基頻光和倍頻光的光強信息相
同的過程測量參考晶體粉末的基頻光和倍頻光的光強信息；最后利用外部比較器(圖中
未示出)對被測非線性晶體粉末的反射基頻光和倍頻光的光強信息及參考晶體粉末的反 射基頻光和倍頻光的光強信息進行處理，得到被測非線性晶體粉末的倍頻系數(shù)，被測非 線性晶體粉末的倍頻系數(shù)=(被測非線性晶體粉末的反射基頻光的光強/被測非線性晶體 粉末的倍頻光的光強)/ (參考晶體粉末的反射基頻光的光強/參考晶體粉末的倍頻光的
光強)x參考晶體粉末的倍頻系數(shù)。
在實際應(yīng)用過程中，如果被測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，在測量過程中需選擇具有相同粒徑和厚度的被測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、分光計轉(zhuǎn)臺、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，所述的分光計轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有用于置放被測樣品的樣品槽，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所述的反射基頻光的光強信息并傳輸所述的反射基頻光的光強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樣品上，所述的透射基頻光經(jīng)所述的被測樣品倍頻后輸出倍頻光，所述的倍頻光探頭探測到所述的倍頻光，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所述的倍頻光的光強信息并傳輸所述的倍頻光的光強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轉(zhuǎn)臺之間設(shè)置有用于增強所述的透射基頻光的光強的聚 焦透鏡，所述的透射基頻光通過所述的聚焦透鏡入射到所述的被測樣品上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于測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為HR4000，所述的第二光纖光譜儀的型號為USB4000。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于測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)有的光纖光譜儀測試軟件的計算機。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的一種用于測量非線性材料倍頻系數(shù)的裝置， 其特征在于所述的被測樣品為被測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。
專利摘要本實用新型公開了一種用于測量非線性材料倍頻系數(shù)的裝置，包括泵浦激光源、分束器、分光計轉(zhuǎn)臺、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，分光計轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有用于樣品槽，基頻光探頭與第一光纖光譜儀通過第一光纖連接，倍頻光探頭與第二光纖光譜儀通過第二光纖連接，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)點在于通過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對倍頻效應(yīng)的影響；由于采用了光纖光譜儀來探測光強信息，這樣可實現(xiàn)全波段探測光強信息，同時光纖光譜儀將環(huán)境噪聲加以考慮，使得最終的測量結(jié)果更為可靠準(zhǔn)確。
文檔編號G01N21/17GK201408163SQ200920120460
公開日2010年2月17日 申請日期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 申請人:寧波大學(xué)