一种材料非线性折射率系数的测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种材料非线性折射率系数的测量装置，该实用新型专利技术是一种改进的泵浦‑探测技术，通过在泵浦束引入缺陷调制使得探针束获得增强的非线性相移，该测量装置可以降低泵浦、探针光束均匀性以及CCD相机本底噪声对测试结果的影响，提高探测到的信号光的信噪比，从而提高测试精度。采用一维缺陷调制的方法还可以避免泵浦束和探测束的夹角导致的非线性相移强区在样品中的走离，使得该装置可以较为准确地测量数厘米长样品的非线性折射率系数。由于泵浦光和探测光相对独立，该装置可用于测试不同泵浦激光波长、偏振等参数条件下的非线性折射率系数。

A device for measuring nonlinear refractive index coefficient of materials

The utility model discloses a measuring device for the nonlinear refractive index coefficient of materials. The utility model is an improved pump detection technique. The probe beam is enhanced by introducing defect modulation into the pump beam, and the nonlinear phase shift is achieved. The measuring device can reduce the uniformity of the pump beam, the probe beam and the background of the CCD camera. The influence of noise on the test results can improve the signal-to-noise ratio of the detected signal light and thus improve the test accuracy. One-dimensional defect modulation method can also avoid the non-linear phase shifting zone in the sample caused by the angle between the pump beam and the probe beam, so that the device can measure the nonlinear refractive index of several centimeters long sample more accurately. Because the pump light and probe light are relatively independent, the device can be used to measure the nonlinear refractive index coefficients of different pump laser wavelength, polarization and other parameters.

【技术实现步骤摘要】
一种材料非线性折射率系数的测量装置
本技术属于高功率固体激光
，具体涉及一种基于相移增强型泵浦-探测技术的材料非线性折射率系数精密测试装置。
技术介绍
强激光在介质中传输时，光场将导致介质的折射率变化，这种变化反过来又影响激光束的空间分布、脉冲形状、频谱以及偏振态等特征，这种现象被称之为“自聚焦效应”。自聚焦效应就是激光束的一种“自作用”过程，从空间上来看可以分为全光束自聚焦和小尺度自聚焦，从时域的角度则分为稳态自聚焦、准稳态自聚焦以及瞬态自聚焦等。通常定义γ为介质的非线性折射率系数，用I和n0分别表示泵浦光强和线性折射率，则高强度下的折射率表达式可以简单表示为n＝n0+γI。将上述公式代入非线性光传输模型，可以获得强激光在非线性介质中的传输演化规律。然而，非线性折射率系数的确定非常困难。理论上由于第一性原理计算不可用，以及高阶扰动对三阶非线性效应的影响，使得γ系数的计算非常困难。实验测量也存在诸多困难，受光束质量、其他效应的干扰以及测量系统误差等多方面因素的影响测量误差较大。以熔石英材料为例，在过去四十多年里陆陆续续报导的非线性折射率系数测量值中，其绝对值的差异非常大，甚至达到三倍之多，并且各测量结果自身的测量不确定性也很大。目前未见能直接测量含光脉冲时域分辨以及波长分辨的材料非线性折射率系数测试装置的报导。基于此，本技术提出一种基于相移增强型泵浦-探测技术的非线性折射率系数精密测试装置。
技术实现思路
本技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。为了实现根据本技术的这些目的和其它优点，提供了一种材料非线性折射率系数的测量装置，包括：用于激光通过并获得线偏振光的第一偏振片；用于将线偏振光进行分光的第一反射镜，其透射的弱光为探针束，反射的强光为泵浦束；用于调节探针束时序的延时器，其位于所述探针束的光路上，使探针束与泵浦束到达样品的时间完全同步；用于调节从延时器射出的探针束的指向的反射镜组，其使探针束连续反射并通过第一频率转换器后射向样品；所述第一频率转换器用于将探针束转换成多次谐波；用于调节泵浦束指向的第四反射镜，其使泵浦束反射并依次通过偏振衰减器、第二频率转换器后射向样品；所述第二频率转换器用于将泵浦束转换成多次谐波；用于产生一维缺陷调制的水平遮光线，当其同时插入到第一频率转换器与样品间的探针束和第二频率转换器与样品间的泵浦束时，用于精密调节探针束和泵浦束的竖直方向指向一致性；当其只插入到第二频率转换器与样品间的泵浦束时，用于在样品中引入增强型的非线性相移；用于吸收泵浦束的光吸收器，其位于样品的光路下游；用于将探针束进行衰减滤波的滤波片，其位于样品的光路下游；用于测量衰减滤波后的探针束强度的CCD相机，其位于滤波片的光路下游。优选的是，所述第一频率转换器用于将探针束转换成二次、三次、四次或五次谐波。优选的是，所述第二频率转换器用于将泵浦束转换成二次、三次、四次或五次谐波。优选的是，所述反射镜组包括第二反射镜和第三反射镜。优选的是，所述偏振衰减器按顺序包括四分之一玻片和第二偏振片。本技术至少包括以下有益效果：本技术在泵浦束上引入了一维缺陷调制，采用该测量装置进行测量可以降低泵浦、探针光束均匀性以及CCD相机本底噪声对测试结果的影响，提高探测到的信号光的信噪比，从而提高测试精度，采用一维缺陷调制的方法还可以避免泵浦束和探测束的夹角导致的非线性相移强区在样品中的走离，使得该装置可以较为准确地测量数厘米长样品的非线性折射率系数，由于泵浦光和探测光相对独立，该装置可用于测试不同泵浦激光波长、偏振等参数条件下的非线性折射率系数。本技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明：图1为本技术所述测量装置的结构示意图；图2为本技术在实验中，探针束与泵浦束同偏振条件下的非线性折射率响应特性曲线；图3为本技术在模拟过程中，探针束与泵浦束同偏振条件下的非线性折射率响应特性曲线；图4为探针束与泵浦束垂直偏振条件下的非线性折射率响应特性实验结果。具体实施方式：下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。图1示出了本技术的一种材料非线性折射率系数的测量装置，包括：用于激光通过并获得线偏振光的第一偏振片1；用于将线偏振光进行分光的第一反射镜2，其透射的弱光为探针束，反射的强光为泵浦束；用于调节探针束时序的延时器3，其位于所述探针束的光路上，使探针束与泵浦束到达样品7的时间完全同步；用于调节从延时器3射出的探针束的指向的反射镜组，其使探针束连续反射并通过第一频率转换器6后射向样品；所述第一频率转换器用于将探针束转换成多次谐波；所述反射镜组包括第二反射镜4和第三反射镜5；用于调节泵浦束指向的第四反射镜10，其使泵浦束反射并依次通过偏振衰减器、第二频率转换器13后射向样品7；所述第二频率转换器13用于将泵浦束转换成多次谐波；所述偏振衰减器按顺序包括四分之一玻片11和第二偏振片12；用于产生一维缺陷调制的水平遮光线14，当其同时插入到第一频率转换器6与样品7间的探针束和第二频率转换器13与样品7间的泵浦束时，用于精密调节探针束和泵浦束的竖直方向指向一致性；当其只插入到第二频率转换器13与样品7间的泵浦束时，用于在样品中引入增强型的非线性相移；用于吸收泵浦束的光吸收器15，其位于样品的光路下游；用于将探针束进行衰减滤波的滤波片8，其位于样品的光路下游；用于测量衰减滤波后的探针束强度的CCD相机9，其位于滤波片的光路下游；在上述技术方案中，所述第一频率转换器用于将探针束转换成二次、三次、四次或五次谐波。在上述技术方案中，所述第二频率转换器用于将泵浦束转换成二次、三次、四次或五次谐波。采用本技术的测量装置，使波长为1053nm/1064nm的强激光经过第一偏振片1获得线偏振光后，由第一反射镜2分光，透射的弱光为探针束，反射的强光作为泵浦束，延时器3用于调节探针束的时序，使之与泵浦束到达样品的时间严格同步，第二反射镜4和第三反射镜5负责调节探针束的指向，第一频率转换器6可用于将探针束转换成二次、三次、四次或五次谐波，使得该装置能够测量不同波长激光之间的非线性折射率响应系数；随后探针束抵达样品7；泵浦束由第四反射镜10调节指向，四分之一玻片11和第二偏振片12组合成偏振衰减器，可用于调节泵浦束的能量，第一偏振片1和第二偏振片12组合则可以调节泵浦束和探针束的相对偏振关系，第二频率转换器13可用于将泵浦束转换成二次、三次、四次或五次谐波，使得该装置能够测量不同波长激光之间的非线性折射率响应系数，水平遮光线14用于产生一维缺陷调制，当同时插入泵浦束和探针束时，可用于精密调节两束光的指向一致性；仅插入到泵浦束时，可在样品中引入增强型的非线性相移，提高装置的测试精度，泵浦束从样品7出射后由光吸收器15吸收，探针束从样品7出射后经滤波片8衰减滤波后进入CCD相机9来测量其强度分布。采用本技术的测量装置进行非线性折射率系数测量，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种材料非线性折射率系数的测量装置，其特征在于，包括：用于激光通过并获得线偏振光的第一偏振片；用于将线偏振光进行分光的第一反射镜，其透射的弱光为探针束，反射的强光为泵浦束；用于调节探针束时序的延时器，其位于所述探针束的光路上，使探针束与泵浦束到达样品的时间完全同步；用于调节从延时器射出的探针束的指向的反射镜组，其使探针束连续反射并通过第一频率转换器后射向样品；所述第一频率转换器用于将探针束转换成多次谐波；用于调节泵浦束指向的第四反射镜，其使泵浦束反射并依次通过偏振衰减器、第二频率转换器后射向样品；所述第二频率转换器用于将泵浦束转换成多次谐波；用于产生一维缺陷调制的水平遮光线，当其同时插入到第一频率转换器与样品间的探针束和第二频率转换器与样品间的泵浦束时，用于精密调节探针束和泵浦束的竖直方向指向一致性；当其只插入到第二频率转换器与样品间的泵浦束时，用于在样品中引入增强型的非线性相移；用于吸收泵浦束的光吸收器，其位于样品的光路下游；用于将探针束进行衰减滤波的滤波片，其位于样品的光路下游；用于测量衰减滤波后的探针束强度的CCD相机，其位于滤波片的光路下游。

【技术特征摘要】
1.一种材料非线性折射率系数的测量装置，其特征在于，包括：用于激光通过并获得线偏振光的第一偏振片；用于将线偏振光进行分光的第一反射镜，其透射的弱光为探针束，反射的强光为泵浦束；用于调节探针束时序的延时器，其位于所述探针束的光路上，使探针束与泵浦束到达样品的时间完全同步；用于调节从延时器射出的探针束的指向的反射镜组，其使探针束连续反射并通过第一频率转换器后射向样品；所述第一频率转换器用于将探针束转换成多次谐波；用于调节泵浦束指向的第四反射镜，其使泵浦束反射并依次通过偏振衰减器、第二频率转换器后射向样品；所述第二频率转换器用于将泵浦束转换成多次谐波；用于产生一维缺陷调制的水平遮光线，当其同时插入到第一频率转换器与样品间的探针束和第二频率转换器与样品间的泵浦束时，用于精密调节探针束和泵浦束的竖直方向指向一致性；当其只插入...

【专利技术属性】
技术研发人员：王芳，赵博望，李天恩，卢宗贵，周维，黄小霞，王渊承，邓武，钟伟，郭怀文，孙志红，张波，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川,51