CN204422416U - 非线性光学参数测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光学仪器技术领域，是一种非线性光学参数测量装置，其包括激光发射器、第一凸透镜、样品夹持器、第二凸透镜和第一能量计，激光发射器固定安装在第一凸透镜的左侧，样品夹持器固定安装在第一凸透镜的右侧，激光发射器的出光端朝向第一凸透镜，第二凸透镜固定安装在样品夹持器的右侧，第一能量计固定安装在第二凸透镜的右侧。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，无需将多孔硅从衬底上剥离，不会损坏待测样品，并且测量结果的可重复性较好，具有安全、省力、简便、高效的特点。

Description

非线性光学参数测量装置

技术领域

本实用新型涉及光学仪器技术领域，是一种非线性光学参数测量装置。

背景技术

单晶硅属于高吸收介质，在单晶硅上制备多孔硅后，需要将多孔硅从硅衬底上剥落下来，以测量多孔硅的非线性光学参数，目前采用的测量方法有两种：第一种方法是将多孔硅薄膜夹在透明的玻璃片中；第二种方法是将多孔硅从硅衬底上剥落下来浸泡在有机溶剂中，用超声波分散制成悬浮液，然后进行测量。但是，这两种方法在使用的过程中存在如下问题：剥落下来的多孔硅薄膜厚度通常只有几微米，在透射单光束扫描测量时信号很弱，测量结果往往受到光强波动干扰；当一束激光作用于介质时，热效应的影响总是存在的，但我们通常希望知道的是介质中具有快响应的电子效应的大小，而将多孔硅制成硅纳米颗粒与有机物的悬浮液构成的体系，可看做是一种人造克尔介质，悬浮液中的三阶非线性折射率变化主要是由电致伸缩和热效应引起，因而所测得多孔硅中的电子效应被热效应所导致的折射率变化所掩盖。

发明内容

本实用新型提供了一种非线性光学参数测量装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有  测量方法存在的测量结构受光强波动干扰、电子效应被热效应所致的折射率变化所掩盖、测量不准确的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种非线性光学参数测量装置，包括激光发射器、第一凸透镜、样品夹持器、第二凸透镜和第一能量计，激光发射器固定安装在第一凸透镜的左侧，样品夹持器固定安装在第一凸透镜的右侧，激光发射器的出光端朝向第一凸透镜，第二凸透镜固定安装在样品夹持器的右侧，第一能量计固定安装在第二凸透镜的右侧。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述非线性光学参数测量装置还包括平面反射镜，平面反射镜与样品夹持器的工作面平行。

上述非线性光学参数测量装置还包括分光镜和第二能量计，分光镜固定安装在激光发射器和第一凸透镜之间，第二能量计固定安装在分光镜的下方。

上述非线性光学参数测量装置还包括步进器，样品夹持器固定安装在步进器上。

上述非线性光学参数测量装置还包括刻度尺，样品夹持器能够沿刻度尺滑动地安装在刻度尺上。

上述非线性光学参数测量装置还包括逻辑计算单元，第一能量计的信号输出端与逻辑计算单元的第一信号输入端点连接，第二能量计的信号输出端与逻辑计算单元的第二信号输入端点连接，步进器的信号输出端与逻辑计算单元的第三信号输入端电连接。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，激光发射器发射出的激光束被分光镜分成两部分激光束，其中一部分激光束沿与Z轴垂直的方向向下传播，并被第二能量计接收；另一部分激光束沿Z轴向右传播，经过第一凸透镜的聚焦后入射至待测样品表面，待测样品的反射光经过平面反射镜反射后，再经过第二凸透镜的聚焦被第一能量计接收。待测样品沿激光束传播方向（Z轴）在第一凸透镜的焦点附近移动，第一能量计和第二能量计的数据经逻辑计算单元处理后可得出反射能量随待测样品位置Z坐标的变化曲线，使用本实用新型提供的装置无需将多孔硅从衬底上剥离，不会损坏待测样品，并且测量结果的可重复性较好，具有安全、省力、简便、高效的特点。

附图说明

附图1为本实用新型第一实施例的测量光路示意图。

附图2为本实用新型第二实施例的测量光路示意图。

附图中的编码分别为：1为激光发射器，2为第一凸透镜，3为样品夹持器，4为第二凸透镜，5为第一能量计，6为平面反射镜，7为分光镜，8为第二能量计，9为待测样品。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

实施例一：如附图1所示，该非线性光学参数测量装置包括激光发射器1、第一凸透镜2、样品夹持器3、第二凸透镜4和第一能量计5，激光发射器1固定安装在第一凸透镜2的左侧，样品夹持器3固定安装在第一凸透镜2的右侧，激光发射器1的出光端朝向第一凸透镜2，第二凸透镜4固定安装在样品夹持器3的右侧，第一能量计5固定安装在第二凸透镜4的右侧。在使用时，将待测样品9固定安装在样品夹持器3上，在激光发射器1上设定相应参数，激光发射器1发出激光束，激光束经过第一凸透镜2的聚焦后入射到待测样品9上，激光束入射到待测样品9上之后发生反射，反射的激光束经过第二凸透镜4的聚焦后入射到第一能量计5上，待测样品9沿激光束的传播方向（Z轴）在第一凸透镜2的焦点附近移动，将第一能量计5接收到的反射能量计算处理后，可得出反射能量随待测样品9在Z轴坐标位置的变化曲线。本实用新型采用反射单光束扫描法，测量研究多孔硅及复合物的非线性光学参数，使用本实用新型提供的装置无需将多孔硅从衬底上剥离，不会损坏待测样品9，并且测量结果的可重复性较好。

可根据实际需要，对上述非线性光学参数测量装置作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，上述非线性光学参数测量装置还包括平面反射镜6，平面反射镜6与样品夹持器3的工作面平行。这样，平面反射镜6可以将待测样品9反射出的激光束再进行一次反射，改变反射激光束的传播方向，使得经平面反射镜6反射后的激光束的传播方向沿Z轴，与激光束入射到待测样品9之前的传播方向平行，方便第二凸透镜4和第一能量计5的布置，可将激光发射器1、第一凸透镜2、样品夹持器3、待测样品9、第二凸透镜4和第一能量计5沿一条直线布置，节约空间，便于测量。

实施例二：如附图2所示，在实施例一的基础上，该非线性光学参数测量装置还包括分光镜7和第二能量计8，分光镜7固定安装在激光发射器1和第一凸透镜2之间，第二能量计8固定安装在分光镜7的下方。这样，激光发射器1发射出的激光束经过分光镜7的分光作用分为两束激光，其中第一激光束沿Z轴向右传播，经过第一凸透镜2的聚焦后入射到待测样品9上，再经待测样品9反射后入射到平面反射镜6上，再经平面反射镜6反射后沿Z轴继续传播，并被第二凸透镜4聚焦后被第一能量计5接收；第二激光束沿与Z轴垂直的方向向下传播并被第二能量计8接收，第二能量计8接收到的激光束作为参考光。

优选地，上述非线性光学参数测量装置还包括步进器，样品夹持器3固定安装在步进器上。这样，待测样品9沿Z轴在第一凸透镜2的焦点附近移动时，启动步进器，步进器就可以带动样品夹持器3和待测样品9自动等间距移动，测量精度更高，更加准确。

当然，步进器还可以用刻度尺替代，样品夹持器3能够沿刻度尺滑动地安装在刻度尺上。这样，待测样品9沿Z轴在第一凸透镜2的焦点附近移动时，可以通过观察刻度尺来确定待测样品9的位移，简单方便。

优选地，上述非线性光学参数测量装置还包括逻辑计算单元，第一能量计5的信号输出端与逻辑计算单元的第一信号输入端点连接，第二能量计8的信号输出端与逻辑计算单元的第二信号输入端点连接，步进器的信号输出端与逻辑计算单元的第三信号输入端电连接。这样，逻辑计算单元可以接收第一能量计5传来的反射能量数据、第二能量计8传来的参考光的能量数据、步进器传来的待测样品9沿Z轴在第一凸透镜2的焦点附近移动的位移数据，将接收到的数据进行计算处理可得出反射能量随待测样品9在Z轴坐标位置的变化曲线。

以上技术特征构成了本实用新型的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本实用新型实施例的使用过程：

激光发射器1发射出的激光束被分光镜7分成两部分激光束，其中一部分激光束沿与Z轴垂直的方向向下传播，并被第二能量计8接收；另一部分激光束沿Z轴向右传播，经过第一凸透镜2的聚焦后入射至待测样品9表面，待测样品9的反射光经过平面反射镜6反射后，再经过第二凸透镜4的聚焦被第一能量计5接收。待测样品9沿激光束传播方向（Z轴）在第一凸透镜2的焦点附近移动，第一能量计5和第二能量计8的数据经逻辑计算单元处理后可得出反射能量随待测样品9位置Z坐标的变化曲线。使用本实用新型测量多孔硅的非线性光学参数时，无需将多孔硅从衬底上剥离，不会损坏待测样品9，并且测量结果的可重复性较好。

Claims (6)

1.一种非线性光学参数测量装置，其特征在于包括激光发射器、第一凸透镜、样品夹持器、第二凸透镜和第一能量计，激光发射器固定安装在第一凸透镜的左侧，样品夹持器固定安装在第一凸透镜的右侧，激光发射器的出光端朝向第一凸透镜，第二凸透镜固定安装在样品夹持器的右侧，第一能量计固定安装在第二凸透镜的右侧。

2.根据权利要求1所述的非线性光学参数测量装置，其特征在于非线性光学参数测量装置还包括平面反射镜，平面反射镜与样品夹持器的工作面平行。

3.根据权利要求2所述的非线性光学参数测量装置，其特征在于非线性光学参数测量装置还包括分光镜和第二能量计，分光镜固定安装在激光发射器和第一凸透镜之间，第二能量计固定安装在分光镜的下方。

4.根据权利要求3所述的非线性光学参数测量装置，其特征在非线性光学参数测量装置还包括步进器，样品夹持器固定安装在步进器上。

5.根据权利要求3所述的非线性光学参数测量装置，其特征在于非线性光学参数测量装置还包括刻度尺，样品夹持器能够沿刻度尺滑动地安装在刻度尺上。

6.根据权利要求4所述的非线性光学参数测量装置，其特征在于非线性光学参数测量装置还包括逻辑计算单元，第一能量计的信号输出端与逻辑计算单元的第一信号输入端点连接，第二能量计的信号输出端与逻辑计算单元的第二信号输入端点连接，步进器的信号输出端与逻辑计算单元的第三信号输入端电连接。