一种Z扫描光学非线性测量一体机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种Z扫描光学非线性测量一体机，测量光路包括激光器，凸透镜A～E，小孔光阑A～B，半反半透镜，样品架，能量计探头A～B，全反镜，移动平台；激光器发出的脉冲激光经过凸透镜A和凸透镜B扩束后经小孔光阑A调制入射至半透半反镜上分为两束光，一束做为探测光经凸透镜C后入射至样品架处的样品上产生非线性效应，经过样品的光束被凸透镜D会聚穿过小孔光阑B之后到达能量计探头A中，另一束光做为参考光经全反镜反射后被凸透镜E会聚到能量计探头B中。本方案将光学测量系统和激光器系统整合为一个整体，实现了对样品进行光学非线性测量，无需外接激光光源，极大的减小了光学非线性测量的外部要求，具有很高的应用价值。

A Z-scan optical non-linear measuring machine

【技术实现步骤摘要】
一种Z扫描光学非线性测量一体机
本技术涉及光学器件领域，尤其涉及一种测量材料光学非线性的光学仪器。
技术介绍
自1961年P.A.Frankenden等人首次观测到光学二次谐波信号(P.A.Frankenden，A.E.Hill，C.W.Peters，etal.GenerationofOpticalHarmonics.Phys.Rev.Lett.，1961，7(4)：118-119)，非线性光学逐渐成为光学领域的研究热门，而其中材料的光学非线性测量一直是非线性光学中的研究重点。1990年M.Sheik-bahae等人首次提出了一种单光束Z-扫描光学非线性测量方法用来测量材料的三阶非线性性能(M.Sheik-bahae，A.ASaid，T.H.Wei，etal.SensitiveMeasurementofOpticalNonlinearitiesUsingaSingleBeam.IEEEJ.QuantumElecrron.，1990，26(4):760-769)，目前该方法已经成为应用最广泛的材料光学非线性测量方法。目前市场上应用Z-扫描技术进行材料光学非线性测量的仪器只包含光学测量系统，需要在仪器外部引入激光光束，对外部要求(如引光等)较高。
技术实现思路
本技术的目的是降低材料光学非线性测量的测量要求，提供一种Z扫描光学非线性测量一体机，减小材料光学非线性测量的外部要求。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种Z扫描光学非线性测量一体机，包含光学底板和外壳，所述外壳的侧边上设置移动平台控制器和能量计主机，顶部设置至少一个样品盖；所述的光学底板上设置测量光路，该测量光路包括：激光器，凸透镜A，凸透镜B，小孔光阑A，半反半透镜，凸透镜C，样品架，凸透镜D，小孔光阑B，能量计探头A，能量计探头B，凸透镜E，全反镜，移动平台；其中凸透镜E和能量计探头B固定在光学底板上，样品架固定在移动平台上；所述的移动平台上设置有数控驱动电机，所述数控驱动电机与移动平台控制器双向通信连接；激光器发出的脉冲激光经过凸透镜A和凸透镜B扩束后经小孔光阑A调制入射至半透半反镜上分为两束光，一束做为探测光经凸透镜C后入射至样品架处的样品上产生非线性效应，经过样品的光束被凸透镜D会聚穿过小孔光阑B之后到达能量计探头A中，另一束光做为参考光经全反镜反射后被凸透镜E会聚到能量计探头B中。上述一种Z扫描光学非线性测量一体机在测量样品时步骤如下：(1)将样品放置到样品架上，校准光路，使激光器的出光口与小孔光阑、凸透镜、半反半透镜、全反镜、样品和能量计探头同轴，调节小孔光阑A，使经过小孔光阑A的脉冲光束为均匀的圆形光束；(2)将小孔光阑B完全打开，移动样品架，测量脉冲激光光束能量随着样品移动的变化，得到开孔非线性测量曲线；(3)将小孔光阑B调节到脉冲激光光束的三分之一大小左右，移动样品架，测量脉冲激光光束能量随着样品移动的变化，得到闭孔非线性测量曲线；(4)分别对开孔非线性测量曲线和闭孔非线性测量曲线拟合，从而得到样品的光学非线性吸收系数和光学非线性折射系数。作为本技术进一步的方案：样品架通过金属套筒、金属杆和底座固定和调节，并通过螺丝固定在移动平台上。作为本技术进一步的方案：光学底板和外壳通过8个M6螺丝固定。作为本技术进一步的方案：外壳上留有移动平台控制和能量计主机面板的空隙，可使两者的面板正好显露出来。作为本技术进一步的方案：外壳的顶部开有30cm×10cm的长方形孔，用于放置样品盖，所述样品盖为带把手的30cm×10cm长方形金属板，可从外壳顶部取下。作为本技术进一步的方案：放置样品时，取下样品盖，将样品固定在样品架上，再盖上样品盖，进行材料光学非线性测量。与现有技术相比，本技术的有益效果如下：1、本技术将激光器系统和光学测量系统整合为一台仪器，进行材料光学非线性测量时无需外部引入激光光源，减小了材料光学非线性测量的外部要求。2、本技术将激光器和光学元器件固定在一个光学底板上，极大的减小了外界的震动对材料光学非线性测量的影响。3、本技术采用参考光和探测光两个光路，极大的减小了激光光源的稳定性对材料光学非线性测量精度的影响。综上，整个仪器无需引入外部激光光源即可进行材料的光学非线性测量，且极大的减小了外部环境和激光光源对材料光学非线性测量精度的影响。Z扫描光学非线性测量一体机将激光器系统和光学测量系统整合为一台仪器，无需外部引入激光光束，极大的减小了材料光学非线性测量的外部要求，具有很高的应用价值。附图说明图1是本技术的结构示意图；图中：15-光学底板，16-移动平台控制器，17-能量计主机，18-样品盖，19-外壳。图2是本技术的光路示意图；图中：1-激光器，2-凸透镜A，3-凸透镜B，4-小孔光阑A，5-半反半透镜，6-凸透镜C，7-样品架，8-凸透镜D，9-小孔光阑B，10-能量计探头A，11-能量计探头B，12-凸透镜E，13-全反镜，14-移动平台。具体实施方式以下是本技术的具体实施例并结合附图，对本技术的技术方案作进一步的描述，但本技术并不限于这些实施例。如图1所示，一种Z扫描光学非线性测量一体机，包含光学底板(15)和外壳(19)，外壳(19)的侧边上设置移动平台控制器(16)和能量计主机(17)，顶部设置至少一个样品盖(18)；所述的光学底板上设置测量光路，该测量光路包括：激光器1，凸透镜A2，凸透镜B3，小孔光阑A4，半反半透镜5，凸透镜C6，样品架7，凸透镜D8，小孔光阑B9，能量计探头A10，能量计探头B11，凸透镜E12，全反镜13，移动平台14；其中凸透镜E12和能量计探头B11固定在光学底板上，样品架7固定在移动平台14上；所述的移动平台14上设置有数控驱动电机，所述数控驱动电机与移动平台控制器16双向通信连接；激光器1发出的脉冲激光经过凸透镜A2和凸透镜B3扩束后经小孔光阑A4调制入射至半透半反镜5上分为两束光，一束做为探测光经凸透镜C6后入射至样品架7处的样品上产生非线性效应，经过样品的光束被凸透镜D8会聚穿过小孔光阑B9之后到达能量计探头A10中，另一束光做为参考光经全反镜13反射后被凸透镜E12会聚到能量计探头B11中。能量计探头通过镜架、金属套筒、金属杆和底座固定和调节，并通过螺丝固定在光学底板上，所述移动平台、移动平台控制器和能量计主机通过螺丝固定在光学底板上。优选的，凸透镜A和凸透镜B之间的距离为两者的焦距之和。优选的，移动平台的中心位于凸透镜C的焦平面处。优选的，小孔光阑B紧靠着凸透镜D。优选的，能量计探头A位于凸透镜D的焦平面之后，且使激光光束能完全进入能量计探头A。优选的，能量计探头B位于凸透镜E的焦平面之后，且使激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Z扫描光学非线性测量一体机，包含光学底板和外壳，所述外壳的侧边上设置移动平台控制器和能量计主机，顶部设置至少一个样品盖；所述的光学底板上设置测量光路，该测量光路包括：激光器，凸透镜A，凸透镜B，小孔光阑A，半反半透镜，凸透镜C，样品架，凸透镜D，小孔光阑B，能量计探头A，能量计探头B，凸透镜E，全反镜，移动平台；/n其中凸透镜E和能量计探头B固定在光学底板上，样品架固定在移动平台上；所述的移动平台上设置有数控驱动电机，所述数控驱动电机与移动平台控制器双向通信连接；/n激光器发出的脉冲激光经过凸透镜A和凸透镜B扩束后经小孔光阑A调制入射至半透半反镜上分为两束光，一束做为探测光经凸透镜C后入射至样品架处的样品上产生非线性效应，经过样品的光束被凸透镜D会聚穿过小孔光阑B之后到达能量计探头A中，另一束光做为参考光经全反镜反射后被凸透镜E会聚到能量计探头B中。/n

【技术特征摘要】
1.一种Z扫描光学非线性测量一体机，包含光学底板和外壳，所述外壳的侧边上设置移动平台控制器和能量计主机，顶部设置至少一个样品盖；所述的光学底板上设置测量光路，该测量光路包括：激光器，凸透镜A，凸透镜B，小孔光阑A，半反半透镜，凸透镜C，样品架，凸透镜D，小孔光阑B，能量计探头A，能量计探头B，凸透镜E，全反镜，移动平台；
其中凸透镜E和能量计探头B固定在光学底板上，样品架固定在移动平台上；所述的移动平台上设置有数控驱动电机，所述数控驱动电机与移动平台控制器双向通信连接；
激光器发出的脉冲激光经过凸透镜A和凸透镜B扩束后经小孔光阑A调制入射至半透半反镜上分为两束光，一束做为探测光经凸透镜C后入射至样品架处的样品上产生非线性效应，经过样品的光束被凸透镜D会聚穿过小孔光阑B之后到达能量计探头A中，另一束光做为参考...

【专利技术属性】
技术研发人员：储祥勇，杨俊义，宋瑛林，
申请(专利权)人：苏州微纳激光光子技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32