一种气压控制的光限幅器，该装置包括密封腔和一个减压系统。该光限幅器利用非线性散射介质的非线性散射效应与溶剂沸点有关的特点，通过调节非线性散射介质周围的气压，实现对光限幅响应大小的实时调控。本发明专利技术能够实现光限幅响应的实时、定量调节，可应用于敏感光学器件的激光防护和激光控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光限幅器，特别是一种气压控制的光限幅器。
技术介绍
现代激光技术的发展使得激光在测距、雷达和通讯等领域得到日益广泛的应用，但随之而来的是强激光很容易造成人眼及系统中光电设备的损伤，因此对危险激光安全防护成为紧迫的需求。光限幅器是指拥有下列特性的材料或器件:当被激光照射时，在低强度激光照射下具有高的透过率，而在高强度激光照射下具有低的透过率。光限幅过程是利用光学材料如单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和石墨烯等非线性材料通过非线性吸收、非线性折射或非线性散射等非线性光学效应来实现的。利用材料的光限幅效应可以有效地保护眼睛和器件免受强激光伤害，在激光防护设备领域具有广阔的应用前景。因此，通过具有优异光限幅性质的非线性散射材料实现快捷、方便和高效的光限幅器及技术成为人们研究的热点。材料科学领域的国际领先学术杂志《先进材料》首次报道了用液相剥离法技术制备的高品质无氧化、无缺陷的石墨烯对532nm和1064nm纳秒激光脉冲的宽带非线性光学响应，证实其光限幅现象(即材料透射率随入射光强增大而减小的现象)，为开发基于石墨烯的光子器件奠定了实验基础(J.Wang等，Advanced Materials2009, 21卷，页码:2430-2435)。同年5月，新加坡国立大学利用水热作用将氧化石墨烯还原成石墨烯，并实现了石墨烯在红外波段可调谐的光限幅性质(Y.Zhou等，Chemistry of Materials2009, 21卷，页码:2950-2956)。Livien等人在《Carbon》上首次报道了单壁碳纳米管在水/表面活性剂中形成悬浮液的光限幅行为，实现了宽波段的光限幅性，不仅在532nm而且在1064nm也有光限幅性，在可见和红外区域都表现出光限幅行为。虽然基于新型材料如石墨烯等的光限幅材料得到了人们深入的研究并迅速发展，但是，目前的光限幅器或材料无法进行实时调节，在多变的应用环境中难以满足使用要求。
技术实现思路
为克服上述基于非线性散射介质的光限幅调节方法的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种气压控制的光限幅器，该光限幅器具有易操作、介质可选择范围广和稳定性高的特点。本专利技术的技术解决方案如下:—种气压控制的光限幅器，其特征在于:包括一个圆柱形密封腔，该密封腔的相对立面设有第一透明窗口和第二透明窗口，在该密封腔内的底面中心设有一个圆柱形样品台；在该圆柱形样品台的中心设有一个长方体透明容器，该透明容器的两个相对面与第一透明窗口和第二透明窗口平行；在所述的透明容器内装有分散在有机溶剂或胆酸钠的水溶液中的非线性散射介质，液面高度高于第一透明窗口和第二透明窗口的最上沿；在所述的密封腔的顶部设有接口，该接口密封地连接一个减压系统，该减压系统从接口开始，由依次串联的第一阀门、负压表、第二阀门和真空泵构成，在第二阀门和真空泵之间的支路连接第三阀门，所述的第一阀门用于关闭整个减压系统，所述的第二阀门用于保持密封腔内气压的稳定，所述的第三阀门用于密封腔内正常气压的恢复。所述的非线性散射介质为石墨烯、石墨烯的衍生物、碳纳米管或碳纳米管的衍生物。所述的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或Y-羟基丁酸内酯。所述的非线性散射介质分散液的光限幅机制是基于气泡的非线性散射效应。当激光脉冲照射到非线性散射介质上时，介质由于高的热传导率，将光能转化成热能传递给周围的溶剂，使溶剂蒸发而形成气泡，气泡不断长大最终破裂，同时又有新的气泡不断地生成、破裂，最终气泡达到一个相对稳定的平衡态。形成的气泡会对激光脉冲产生强烈的散射，使大部分激光脉冲被散射掉，只有少部分脉冲激光透过，从而有效地降低了透过率。而外部气压的变化可以明显改变最终气泡的大小，由Rayleigh-Plesset方程可以推导出压力与气泡半径之间的关系:权利要求1.一种气压控制的光限幅器，其特征在于:包括一个圆柱形密封腔(1)，该密封腔(I)的相对立面设有第一透明窗口(2)和第二透明窗口(11)，在该密封腔(I)内的底面中心设有一个圆柱形样品台(3);在该圆柱形样品台(3)的中心设有一个长方体透明容器(9)，该透明容器(9)的两个相对面与第一透明窗口(2)和第二透明窗口(11)平行；在所述的透明容器内装有分散在有机溶剂或胆酸钠的水溶液中的非线性散射介质(10)，液面高度高于第一透明窗口(2)和第二透明窗口(11)的最上沿；在所述的密封腔(I)的顶部设有接口(12)，该接口(12)密封地连接一个减压系统，该减压系统从接口(12)开始，由依次串联的第一阀门(4)、负压表(5)、第二阀门(6)和真空泵(8)构成，在第二阀门(6)和真空泵(8)之间的支路连接第三阀门(7)。2.根据权利要求1所述的气压控制的光限幅器，其特征在于:所述的非线性散射介质(10)为石墨烯、石墨烯的衍生物、碳纳米管或碳纳米管的衍生物。3.根据权利要求1所述的气压控制的光限幅器，其特征在于:所述的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或Y-羟基丁酸内酯。全文摘要一种气压控制的光限幅器，该装置包括密封腔和一个减压系统。该光限幅器利用非线性散射介质的非线性散射效应与溶剂沸点有关的特点，通过调节非线性散射介质周围的气压，实现对光限幅响应大小的实时调控。本专利技术能够实现光限幅响应的实时、定量调节，可应用于敏感光学器件的激光防护和激光控制。文档编号G02F1/35GK103197483SQ20131014142公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月23日 优先权日2013年4月23日专利技术者程鑫, 王俊, 王康鹏, 董宁宁, 张晓艳, 张龙 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种气压控制的光限幅器，其特征在于：包括一个圆柱形密封腔（1），该密封腔（1）的相对立面设有第一透明窗口（2）和第二透明窗口（11），在该密封腔（1）内的底面中心设有一个圆柱形样品台（3）；在该圆柱形样品台（3）的中心设有一个长方体透明容器（9），该透明容器（9）的两个相对面与第一透明窗口（2）和第二透明窗口（11）平行；在所述的透明容器内装有分散在有机溶剂或胆酸钠的水溶液中的非线性散射介质（10），液面高度高于第一透明窗口（2）和第二透明窗口（11）的最上沿；在所述的密封腔（1）的顶部设有接口（12），该接口（12）密封地连接一个减压系统，该减压系统从接口（12）开始，由依次串联的第一阀门（4）、负压表（5）、第二阀门（6）和真空泵（8）构成，在第二阀门（6）和真空泵（8）之间的支路连接第三阀门（7）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程鑫，王俊，王康鹏，董宁宁，张晓艳，张龙，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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