專利名稱：利用積分球?qū)崿F(xiàn)的一種二階非線性光學(xué)測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用積分球?qū)崿F(xiàn)的新的二階非線性光學(xué)測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
非線性光學(xué)是現(xiàn)代光學(xué)的一個新領(lǐng)域，是研究在強光作用下物質(zhì)的響應(yīng)與光強呈 現(xiàn)的非線性關(guān)系的科學(xué)。在眾多的非線性光學(xué)效應(yīng)中，二階非線性光學(xué)效應(yīng)(倍頻效應(yīng)) 是最引人注目也是研究得最多的非線性效應(yīng)。利用二階非線性光學(xué)效應(yīng)可以擴展激光頻率 覆蓋的光譜范圍。 目前，二階非線性光學(xué)效應(yīng)測試系統(tǒng)仍未見有成熟的商業(yè)整機產(chǎn)品，尤其是進 行準確的定量分析。為克服此問題，我們已經(jīng)建立了一套對倍頻光高分辨率、高靈敏 度，且易區(qū)分和識別倍頻光和非倍頻光的二階非線性光學(xué)效應(yīng)測試系統(tǒng)，已申請專利 200710008880. 7。在這套系統(tǒng)中，對倍頻光的收集顯得至關(guān)重要，特別在定量分析方面，倍 頻光能否完全收集分析是定量分析的關(guān)鍵。因此，設(shè)計一種能合理收集倍頻光的方式非常 有意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在我們研制的新型二階非線性光學(xué)效應(yīng)測試系統(tǒng)中安裝光學(xué)積 分球部件，從而使其能完全地收集倍頻光，更方便地進行定性和定量二階非線性光學(xué)效應(yīng) 的測試。 —種基于積分球的二階非線性光學(xué)測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)中，激光光源1發(fā)射的激光 照射樣品2，樣品2置于積分球3的中心或置于積分球入射光窗口的背面，積分球3收集樣 品產(chǎn)生的倍頻光，輸出到譜儀4，譜儀4分光后將光輸出到探測器5，探測器5將信號輸出到 儀器控制和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)6進行數(shù)據(jù)分析。 所述的激光光源1采用輸出1. 06um激光的電光調(diào)Q的固體激光器，或采用OPO技 術(shù)調(diào)制輸出其它波長的激光。 所述的積分球3的出光口直接對準譜儀4的狹縫。
所述的倍頻光用光纖7傳導(dǎo)到譜儀4。 積分球的主要功能是光收集器，被收集的光可以用作漫反射光源或被測源，已廣 泛用于多種光學(xué)測試系統(tǒng)中。在以前專利"二階非線性光學(xué)測試系統(tǒng)"(200710008880.7) 中加入積分球就是將其作為一個光收集器和被測源。倍頻光經(jīng)積分球球壁多次漫反射后， 使整個球壁上的照度均勻分布，故通過球壁上的窗口射到探測器上的光通量正比于倍頻光 的光通量。因此，通過與標準樣品的測試作比較，被測試樣品的倍頻光經(jīng)積分球、譜儀分光， 再到探測器上的光通量就可以進行定量分析樣品倍頻效應(yīng)的大小。 該測試系統(tǒng)中樣品室放置積分球的優(yōu)點是使用積分球來測量光通量時，測量結(jié)果 非常可靠。積分球可降低并除去光線的形狀、發(fā)散角度以及探測器上不同位置響應(yīng)度差異 所造成的測量誤差。而且，積分球也可認為是一種光強度衰減器，能降低強的倍頻光對探測器的可能損傷。本套測試系統(tǒng)充分利用積分球的優(yōu)點，準確實現(xiàn)對樣品的倍頻效應(yīng)的定性 和定量測試。


附圖1為不使用光纖的基于積分球的二階非線性光學(xué)測試系統(tǒng)的放置示意圖，附
圖2為使用光纖的基于積分球的二階非線性光學(xué)測試系統(tǒng)的放置示意圖，包括激光光源
1 ，樣品2，積分球3，譜儀4，探測器5，儀器控制和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)6，光纖7。 激光光源位于樣品前，樣品位于積分球中心或積分球入射光窗口的背面，用光纖
連接積分球的出光口和譜儀的狹縫或?qū)⒎e分球的出光口直接對準譜儀的狹縫，譜儀后連接
探測器，探測器再連接到儀器控制和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。 附圖3、4分別為儀器控制和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)捕捉到的1. 06um和1. 94um激光下非線 性光學(xué)晶體磷酸鈦氧鉀的倍頻峰圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合

該發(fā)明的具體實施方案。 本發(fā)明采用的激光光源采用電光調(diào)Q的固體激光器輸出1.06um激光，或采用 OPO技術(shù)調(diào)制輸出其它波長的激光。使用濾光片，可分別使用其中一種波長的激光；或同時 使用兩種波長的激光。 本發(fā)明采用的積分球為通用的積分球，置于樣品室中，用于收集樣品產(chǎn)生的倍頻 光。樣品或置于積分球中心或置于積分球入射光窗口的背面。本發(fā)明采用的譜儀優(yōu)選分辨率《0. 2nm，波長精度《0. 5nm，波長重復(fù)精度
《0.3nm。積分球的出光口直接對準譜儀3的狹縫。 本發(fā)明采用的探測器可選用陣列式探測器。 本發(fā)明采用的儀器控制和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)采集和分析。 本發(fā)明采用的光纖用于連接積分球的出光口和譜儀的狹縫，將積分球出來的光傳
導(dǎo)到譜儀。
實施例 分別用1. 06um和1. 94um的激光測試了經(jīng)典的非線性光學(xué)晶體磷酸鈦氧鉀 (KTiOP04， KTP)的倍頻效應(yīng)。 采用電光調(diào)Q的固體激光器輸出1. 06um激光，或采用OPO技術(shù)調(diào)制輸出1. 94um 的激光，分別加濾光片，使只有一種波段的激光照射到樣品上。用積分球收集樣品產(chǎn)生的 光，用光纖傳導(dǎo)到Edinburgh FLS920譜儀的狹縫，譜儀將倍頻光和其它雜光分開，將光輸出 到ANDORTMiDus CCD探測器。儀器控制和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)(主機intel Pentium Dual-Core Inside )很好地捕捉到了倍頻峰。兩個波長下的倍頻峰圖見附圖3、4，其中圖3是1. 06um 下的測試到的在0. 532咖的倍頻峰，圖4是1. 94um下的測試到的在0. 97um的倍頻峰。
權(quán)利要求
一種基于積分球的二階非線性光學(xué)測試系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)中，激光光源(1)發(fā)射的激光照射樣品(2)，樣品(2)置于積分球(3)的中心或置于積分球入射光窗口的背面，積分球(3)收集樣品產(chǎn)生的倍頻光，輸出到譜儀(4)，譜儀(4)分光后將光輸出到探測器(5)，探測器(5)將信號輸出到儀器控制和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)(6)進行數(shù)據(jù)分析。
2. 如權(quán)利要求l所述的二階非線性光學(xué)測試系統(tǒng)，其特征在于所述的激光光源(1) 采用輸出1.06um激光的電光調(diào)Q的固體激光器，或采用OPO技術(shù)調(diào)制輸出其它波長的激 光。
3. 如權(quán)利要求l所述的二階非線性光學(xué)測試系統(tǒng)，其特征在于所述的積分球(3)的 出光口直接對準譜儀(4)的狹縫。
4. 如權(quán)利要求1所述的二階非線性光學(xué)測試系統(tǒng)，其特征在于所述的倍頻光用光纖 (7)傳導(dǎo)到譜儀(4)。
5. 如權(quán)利要求l所述的二階非線性光學(xué)測試系統(tǒng)，其特征在于所述的譜儀(4)的分 辨率《0. 2nm，波長精度《0. 5nm，波長重復(fù)精度《0. 3nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于積分球的二階非線性光學(xué)測試系統(tǒng)。本系統(tǒng)充分利用積分球的工作原理，輸出正比于倍頻光光通量的光通量到探測器上，實現(xiàn)對樣品的倍頻效應(yīng)的定性和定量測試。使用積分球具有測量結(jié)果可靠，能降低并除去光線的形狀、發(fā)散角度以及探測器上不同位置響應(yīng)度差異所造成的測量誤差等優(yōu)點。同時它相當于一種光強度衰減器，能降低強的倍頻光對探測器的可能損傷。
文檔編號G01N21/17GK101769860SQ200810072519
公開日2010年7月7日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者張戈, 鄒建平, 郭國聰, 郭勝平, 黃呈輝 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所