一种改进的Z扫描测量方法技术

本发明专利技术公开了一种改进的Z扫描测量方法。本发明专利技术通过对不同的待测样品进行预扫描可以自动确定对应待测样品最优的测量光强。在此最优测量光强下可以有效的避免：(1)因测量光强过强导致的高阶非线性光学效应的影响；(2)因光测量强过弱导致的噪声信号相对过大带来的影响，从而使得测量结果准确可靠。在装置中设置多个反射镜及小孔光阑，对入射光束进行整形。在装置中添加了相应的器件来监测测量过程中所遇到的激光器能量波动、激光器锁模不稳、样品击穿等所产生的影响，添加了相应的器件来避免测量过程中所遇到的热效应和偏振态的影响。在此基础上本装置还可以实现入射光源可更换、偏振态可调节、闭孔数据和开孔数据同时测量等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种改进的Z扫描测量方法
本专利技术涉及一种改进的Z扫描测量方法，属于非线性光学和光学检测领域。
技术介绍
材料的三阶光学非线性使得折射率和吸收系数与光强不再成线性比例，利用该特殊性质，可实现双光子光谱，高分辨荧光显微，光动力疗法，上转换激光，微纳制造，三维光学数据存储，光限幅等诸多应用。近几十年来得到长足的发展。特别是近些年来基于非线性光学的新技术和新应用的出现大大推动了该领域的发展。利用材料的非线性效应，对非线性光学参数的测量非常关键。传统测量光学非线性方法有：非线性干涉、简并四波混频、近简并三波混频、椭偏技术和光束畸变测量等。前四种方法测量灵敏度高，但是不能测量非线性折射率的符号，而且测量装置非常复杂，实现起来比较困难。1990年，由M.Sheik-Bahae等人首先提出来的单光束Z扫描技术具有装置简单、测量灵敏度较高等优点，可以探测到λ/300的波前畸变，而且这种方法可同时测量三阶非线性折射率和非线性吸收系数的大小与符号(参见SHEIK-BAHAE,M.；SAID,A.A.；WEI，T.H.；HAGAN,D.J.；STRYLAND,E.W.V.，Sensitivemeasur本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的Z扫描测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，系统初始化：根据实际测量需要，以及激光器参数设置Z扫描装置中器件的初始值；步骤2，预扫描：为确定最优的测量光强，对待测样品(23)进行预扫描；步骤3，测量开孔、闭孔数据：测量相应的开孔透过曲线和闭孔透射曲线，以此来计算出待测样品的非线性吸收系数和非线性折射系数；步骤4，监测部分：对于测量过程中遇到的影响因素进行监测，发现异常及时处理；步骤5，数据处理：根据所测量的数据进行相应处理，得到所需的待测样品的非线性吸收系数和非线性折射系数。

【技术特征摘要】
1.一种改进的Z扫描测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，系统初始化：根据实际测量需要，以及激光器参数设置Z扫描装置中器件的初始值；步骤2，预扫描：为确定最优的测量光强，对待测样品(23)进行预扫描；步骤3，测量开孔、闭孔数据：测量相应的开孔透过曲线和闭孔透射曲线，以此来计算出待测样品的非线性吸收系数和非线性折射系数；步骤4，监测部分：对于测量过程中遇到的影响因素进行监测，发现异常及时处理；步骤5，数据处理：根据所测量的数据进行相应处理，得到所需的待测样品的非线性吸收系数和非线性折射系数。2.根据权利要求1所述的改进的Z扫描测量方法，，其特征在于，所述步骤1的具体实现包括：根据实际测量需要，选择合适激光器，根据激光器自身参数调节第一偏振片(16)来控制入射到待测样品(23)的能量范围，同时调节第一可调衰减片(27)、第二可调衰减片(35)，保证在电控激光衰减片(21)透过率为100％的情况下，待测样品(23)和光电倍增管(28)、第三光电探测器(37)不会损坏。通过计算机(38)设置所述的光电倍增管(28)、第二光电探测器(30)、电动平台(34)、第三光电探测器(37)的采样频率、采样点数和激光器(1)同步工作；根据实际样品发光波长通过计算机(38)设置光学多道分析仪(33)的光谱采集范围。3.根据权利要求1所述的改进的Z扫描测量方法，，其特征在于，所述步骤2的具体实现包括：将所述的待测样品(23)置于电动平台(34)上，调整待测样品(23)的测量面垂直于所述的主光轴，即z轴，所述的第一汇聚透镜(22)的焦点处为z＝0；所述的计算机(38)同时启动所述的电动平台(34)，衰减片控制器(31)，第三光电探测器(37)，所述的电动平台(34)用来改变待测样品(23)的位置，沿激光前进方向为正向，反方向为负向，所述的衰减片控制器(31)对电控激光衰减片(21)进行透过率连续的改变，所述的第三光电探测器(37)输出的光强信号为透射闭孔数据；所述的待测样品(23)在初始位置为z＝0处，所述的计算机(38)控制衰减片控制器(31)对电控激光衰减片(21)进行透过率连续的改变，透过率从0％连续改变至100％，与此同时计算机(38)同步采集第三光电探测器(37)输出的光强信号曲线I1(x)，其中x＝0,1,2,3……，100，分别对应透过率0％，1％，2％......，100％；所述的计算机(38)控制电动平台(34)将所述的待测样品(23)移动至负向端点-10z0处，定义z0＝πω02/λ为光束共焦长度，其中λ为入射激光波长，ω0＝2λf/πd为激光束腰半径，f为第一汇聚透镜(22)的焦距，d为第一汇聚透镜(22)处的光斑直径。所述的计算机(38)控制衰减片控制器(31)对电控激光衰减片(21)进行透过率连续的改变，透过率从0％连续改变至100％，与此同时计算机(38)同步采集第三光电探测器(37)输出的光强信号曲线I2(x)，其中x＝0,1,2,3……，100，分别对应透过率0％，1％，2％......，100％；令T1(x)＝I1(x)/I2(x)，其中x＝0,1,2,3……，100，找出T1(x)＝0.95对应的点x0，通过所述的计算机(38)控制衰减片控制器(31)对电控激光衰减片(21)的透过率调节到x0％，此时入射到所述的待测样品(23)上的光强为此样品的最优入射光强。4.根据权利要求1所述的改进的Z扫描测量方法，，其特征在于，所述步骤3的具体实现包括：将所述的待测样品(23)置于电动平台(34)上，调整待测样品(23)的测量面垂直于所述的主光轴，即z轴，所述的第一汇聚透镜(22)的焦点处为z＝0；所述的计算机(38)控制同时启动所述的光电倍增管(28)、电动平台(34)、第三光电探测器(37)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志强，丛嘉伟，黄艳丽，佟艳群，姚红兵，符永宏，任乃飞，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32