一种针对偏振光束与磁光材料作用下偏振态时间分辨谱的检测系统技术方案

本发明专利技术属于偏振检测设备领域，并公开了一种针对偏振光束与磁光材料作用下偏振态时间分辨谱的检测系统，该检测系统包括高压脉冲发生器、火花隙、电光Q开关、连续激光器、飞秒激光器、聚光透镜、第一偏振棱镜、第二偏振棱镜和偏振测量仪；连续激光器用于产生连续激光；第一偏振棱镜用于使所述连续激光的P偏振光通过；飞秒激光器产生的脉冲激光可打开电光Q开关，从而让所述测量光束依次穿过电光Q开关、第二偏振棱镜后和磁光晶体后进入偏振测量仪，进而获得所述磁光晶体的时间谱。本发明专利技术通过飞秒激光器、偏振棱镜和电光Q开关等器件对连续激光进行调制，输出单一脉冲入射到待测的磁光晶体中，由光电探测器对其输出光谱进行采集，经过偏振测量仪处理分析后得到偏振态信息。

Detection system of polarization state time resolved spectrum for polarized beam and magneto optical material

The invention belongs to the field of polarization detection equipment, and discloses a time for polarization of polarized light and magneto-optical materials under the effect of resolution spectrum detection system, the detection system includes a high voltage pulse generator, spark gap, electro-optic Q switch, continuous laser, femtosecond laser, a condensing lens, a first polarization prism, second prism and polarization measuring instrument; laser generating continuous laser used; the first polarizing prism for P polarized light by CW laser; femtosecond laser pulse generated by laser can open the electro-optic Q switch so that the laser beam passes through the electro-optic Q switch, after second polarizing prism and magneto optical crystal into the polarization measurement, and then get the the magneto-optical crystal time spectrum. The present invention modulates the laser by femtosecond laser, polarization prism and electro-optic Q switch, single output pulse incident to the magneto optic crystal is measured by the photoelectric detector, the output spectra were collected by polarization measurement analysis after polarization information processing.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于偏振检测
，更具体地，涉及一种偏振态时间分辨谱的检测系统。
技术介绍
近年来，磁光理论获得了相当大的发展，磁光效应在光电子学和光子学方面、计算机和信息处理方面、科学研究方面以及磁性测量等方面都应用广泛。目前已发现的磁光效应包括塞曼效应、磁光法拉第效应、科顿-穆顿效应和磁光克尔效应等。这些效应均起源于物质的磁化，反映了光与物质磁性间的联系。对这些效应的检测主要是从入射光以及出射光的偏振态来进行研究。对于法拉第效应，当磁场不是非常强时，偏振面旋转的角度α与光波在介质中的路程L及介质中磁感应强度在光的传播方向的分量B成正比，即：α＝VBL。比例系数V由物质和工作波长决定，表征物质的磁光特性，这个系数称为维尔德常数。根据这一关系，对于变化的磁场B，测得其偏转角度α，即可得到磁场调制作用下的维尔德系数。目前对偏振态的测量方法中，主要有两种：一种是传统的偏振片正交式测量方法，首先需要对起始偏振态进行记录，即将偏振片正交放置，这样刚好达到消光的目的，在加入磁光介质后，转动检偏器，使得输出光再次达到消光的效果，记录此时转动的角度即为该介质的法拉第旋转角，这种方法光路比较简单且不需要复杂的计算处理，但是由于需要人为旋转偏振片，因此实时性不好，无法满足偏振连续变化的系统；另一种方法则是根据斯托克斯四个分量将光路分为四路分别经过偏振片和波片的作用，由光电探测器测得四条光路上的光强，再经过数学计算即可得到偏振态信息，并可将其直接反映到邦加球上，这种方法更加精准，且光强的数学计算可交给计算机处理，因此更具实时性，但缺点就是光路相对比较复杂，对光路的准直性要求较高。然而，对于材料的磁光效应在实时动态情况下的检测还缺乏相应的方法。而随着光子技术的迅速发展，这种基于时间统计的测量技术已经不能满足器件设计的需要。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种针对偏振光束与磁光材料作用下偏振态时间分辨谱的检测系统，能够对法拉第磁光效应的时间微分进行真实地测量。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种针对偏振光束与磁光材料作用下偏振态时间分辨谱的检测系统，其特征在于，包括高压脉冲发生器、火花隙、电光Q开关、连续激光器、飞秒激光器、聚光透镜、第一偏振棱镜、第二偏振棱镜和偏振测量仪，其中，所述高压脉冲发生器分别与所述火花隙和所述电光Q开关连接；所述连续激光器用于产生连续激光并且使所述连续激光以布鲁斯特角入射到第一偏振棱镜上；所述第一偏振棱镜用于使所述连续激光的P偏振光通过，通过的所述P偏振光作为测量光束；所述飞秒激光器用于产生脉冲激光，所述脉冲激光通过透镜聚焦到火花隙中，火花隙击穿后由高压脉冲发生器产生一个1/4波长的电压，使得电光Q开关被打开，从而让所述测量光束依次穿过电光Q开关、第二偏振棱镜后和环绕有线圈并且线圈内通有电流的磁光晶体后，再进入所述偏振测量仪，进而通过所述偏振测量仪获得所述磁光晶体的时间谱。优选地，所述电光Q开关和第二偏振棱镜之间设置有反射镜组，以使测量光束经反射后进入第二偏振棱镜。优选地，所述飞秒激光器与所述聚焦透镜之间设置有反射镜。优选地，所述偏振测量仪包括光线分束器、四个1/4波片、四个偏振片、四个光电探测器、CCD相机和上位机，所述光线分束器分别与一个1/4波片连接，每个所述1/4波片依次连接一个偏振片和一个光电探测器，所述上位机分别与一个光电探测器连接，所述CCD相机与所述光线分束器连接，所述光线分束器用于将入射光分为强度相同的五路光束，其中四路光束对应于斯托克斯偏振测量方法中的四个分量并且这四路光束经过不同角度的1/4波片和偏振片后由光电探测器采集并传到上位机，以获得磁光晶体的时间谱，另外一路光束由CCD相机接收，以用于观察脉冲激光处于不同偏振态时的光子分布。优选地，所述磁光晶体采用磁光材料制成。优选地，所述磁光晶体优选采用稀土铁石榴石制成。优选地，所述飞秒激光器产生的脉冲激光中，一个脉冲包含一个或多个周期的光波，以获得磁光晶体的法拉第效应的时间微分响应机理。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1)本专利技术采用飞秒激光器和连续激光器共同发射激光，飞秒激光器发出的脉冲激光通过由偏振棱镜和电光Q开关等器件组成的光路装置对连续激光进行调制，输出单一脉冲入射到待测的磁光材料中，由光电探测器对其输出光谱进行采集，经过偏振测量仪处理分析后得到偏振态信息；2)磁光材料上环绕的线圈中的电流作为可调变量，多次采集后即可得到电流与材料偏振特性的关系曲线，并且通过多次连续采集，可获得不同磁场条件下偏振相关的磁光光谱；3)本专利技术建立一套基于脉冲激光的脉冲开关调制的与磁光材料作用后光束偏振态的时间谱的测量系统，能得到不同时间量级的脉冲以及不同磁场水平调制下的时间片段及时间连续磁光光谱，通过用飞秒光脉冲对连续传输激光进行控制，用时间分辨率在纳秒量级的光电探测器完成了飞秒量级时间分辨率的偏振态测量。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术中偏振测量仪的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。参照图1(图1中的虚线表示光线路径)，一种针对偏振光束与磁光材料作用下偏振态时间分辨谱的检测系统，包括高压脉冲发生器1、火花隙2、电光Q开关3、连续激光器4、飞秒激光器5、聚光透镜6、第一偏振棱镜7、第二偏振棱镜8和偏振测量仪9，其中，所述高压脉冲发生器1分别与所述火花隙2和所述电光Q开关3连接；所述连续激光器4用于产生连续激光并且使所述连续激光以布鲁斯特角入射到第一偏振棱镜7上；所述第一偏振棱镜7用于使所述连续激光的P偏振光通过，通过的所述P偏振光作为测量光束；所述飞秒激光器5用于产生脉冲激光，所述脉冲激光通过聚光透镜6聚焦到火花隙2中，火花隙2击穿后由高压脉冲发生器1产生一个1/4波长的电压，使得电光Q开关3被打开，从而让所述测量光束依次穿过电光Q开关3、第二偏振棱镜8后和环绕有线圈11并且线圈11内通有电流的磁光晶体10后，再进入所述偏振测量仪9，进而通过所述偏振测量仪9获得所述磁光晶体10的时间谱，其中，磁光晶体10采用磁光材料制成。进一步，所述电光Q开关3和第二偏振棱镜8之间设置有反射镜组12，以使测量光束经反射后进入第二偏振棱镜8，此处使用反射镜组12可以节省检测设备的长度空间。进一步，所述飞秒激光器5与所述聚焦聚光透镜6之间设置有反射镜13，此处使用反射镜13可以有效节省检测设备的长度空间。进一步，参照图2，所述偏振测量仪9包括光线分束器91、四个1/4波片92、四个偏振片93、四个光电探测器94、CCD相机95和上位机96，所述光线分束器91分别与一个1/4波片92连接，每个所述1/4波片92依次连接一个偏振片93和一个光电探测器94，所述上位机96分别与一个光电探测器94连接，所述CCD相机95与所述光线分束器91连接，所述光线分束器91用于将入射光分为强度相同的五路光束，其中四路光束对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对偏振光束与磁光材料作用下偏振态时间分辨谱的检测系统，其特征在于，包括高压脉冲发生器、火花隙、电光Q开关、连续激光器、飞秒激光器、聚光透镜、第一偏振棱镜、第二偏振棱镜和偏振测量仪，其中，所述高压脉冲发生器分别与所述火花隙和所述电光Q开关连接；所述连续激光器用于产生连续激光并且使所述连续激光以布鲁斯特角入射到第一偏振棱镜上；所述第一偏振棱镜用于使所述连续激光的P偏振光通过，通过的所述P偏振光作为测量光束；所述飞秒激光器用于产生脉冲激光，所述脉冲激光通过透镜聚焦到火花隙中，火花隙击穿后由高压脉冲发生器产生一个1/4波长的电压，使得电光Q开关被打开，从而让所述测量光束依次穿过电光Q开关、第二偏振棱镜后和环绕有线圈并且线圈内通有电流的磁光晶体后，再进入所述偏振测量仪，进而通过所述偏振测量仪获得所述磁光晶体的时间谱。

【技术特征摘要】
1.一种针对偏振光束与磁光材料作用下偏振态时间分辨谱的检测系统，其特征在于，包括高压脉冲发生器、火花隙、电光Q开关、连续激光器、飞秒激光器、聚光透镜、第一偏振棱镜、第二偏振棱镜和偏振测量仪，其中，所述高压脉冲发生器分别与所述火花隙和所述电光Q开关连接；所述连续激光器用于产生连续激光并且使所述连续激光以布鲁斯特角入射到第一偏振棱镜上；所述第一偏振棱镜用于使所述连续激光的P偏振光通过，通过的所述P偏振光作为测量光束；所述飞秒激光器用于产生脉冲激光，所述脉冲激光通过透镜聚焦到火花隙中，火花隙击穿后由高压脉冲发生器产生一个1/4波长的电压，使得电光Q开关被打开，从而让所述测量光束依次穿过电光Q开关、第二偏振棱镜后和环绕有线圈并且线圈内通有电流的磁光晶体后，再进入所述偏振测量仪，进而通过所述偏振测量仪获得所述磁光晶体的时间谱。2.根据权利要求1所述的一种针对偏振光束与磁光材料作用下偏振态时间分辨谱的检测系统，其特征在于，所述电光Q开关和第二偏振棱镜之间设置有反射镜组，以使测量光束经反射后进入第二偏振棱镜。3.根据权利要求1所述的一种针对偏振光束与磁光材料作用下偏振态时间分辨谱的检测系统，其特征在于，所述飞秒激光器与所述聚焦透镜之间设置有反射镜。4.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鉴霆，王双保，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42