等研宄領(lǐng)域，尤其是非線性光功能材料的測試和改性等 關(guān)鍵環(huán)節(jié)，利用本發(fā)明方法，能夠保證測試參數(shù)全面，測試結(jié)果準(zhǔn)確，極大地減小了測量的 誤差；另外本方法對光路要求簡單，測試速度快捷。
【附圖說明】
[0017] 附圖1是本發(fā)明實施例一中的圓形擋板示意圖； 附圖2是本發(fā)明實施例一中的高靈敏度泵浦探測方法的工作原理圖； 附圖3是本發(fā)明實施例一中開孔歸一化透過率隨延遲時間的變化圖； 附圖4為本發(fā)明實施例一中擋板歸一化透過率隨延遲時間的變化圖。
[0018] 其中：1、入射激光束；2、分束器；3、反射鏡；4、直角棱鏡；5、反射鏡；6、凸透鏡； 7反射鏡；8、凸透鏡；9、待測樣品；10、分束器；11、凸透鏡；12、第一探測器；13、圓形擋板； 14、凸透鏡；15、第二探測器。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述： 實施例一：參見附圖2所示，一種高靈敏度的材料光學(xué)非線性參數(shù)測量方法，以探測光 路和泵浦光路為基礎(chǔ)，泵浦光路主要由兩個反射鏡3、5,直角棱鏡4,凸透鏡6組成，直角棱 鏡4可以前后平移以改變泵浦光的延遲時間；探測光路主要由反射鏡7,凸透鏡8,分束器 10,凸透鏡11，圓形擋板13,凸透鏡14,第一探測器12和第二探測器15組成；泵浦光路與 探測光路同時作用在待測樣品9上，但樣品9不處于兩個透鏡的焦點。
[0020] 利用分束器2把激光脈沖1分成泵浦光束3和探測光束8。探測光束經(jīng)過反射鏡 7改變方向，透過凸透鏡10會聚到放置在偏離焦點的待測樣品9上，經(jīng)過分束器10后，分 成兩束光，透射的一束經(jīng)圓形擋板13后，經(jīng)凸透鏡14會聚后由第二探測器15接收，反射的 一束經(jīng)凸透鏡11會聚后由第一探測器12接收；泵浦光束經(jīng)過反射鏡3,直角棱鏡4,反射 鏡5構(gòu)成的延遲平臺，由凸透鏡6聚焦到待測樣品9上，使待測樣品9處于基態(tài)的粒子受到 激發(fā)躍迀到激發(fā)態(tài)，粒子布居數(shù)分布的變化對探測光的吸收和折射產(chǎn)生影響，又由于粒子 布居數(shù)隨時間是不斷變化的，前后平移直角棱鏡4可以對不同時刻的探測光產(chǎn)生不同的影 響，并被第二探測器12和第一探測器15接收。
[0021] 在本實施例中，激光光束為532nm激光，脈寬21ps。樣品為AlCIPc/DMF溶液，其在 532nm處線性吸收很弱，具有較強(qiáng)的激發(fā)態(tài)光學(xué)非線性。
[0022] 具體的檢測步驟為： (1)在樣品前擋住探測光，將第二探測器15放在樣品9的位置，測量泵浦光的能量。
[0023] (2)放上樣品9,前后平移直角棱鏡4,連續(xù)記錄不同延遲時間的探測光的能量。
[0024] (3)分別作出開孔歸一化的透射能量以及閉孔歸一化隨延遲時間的變化曲線。
[0025] 對于AlCIPc/DMF非線性測量的實驗和理論計算具體過程如下： 在考慮慢變振幅近似和薄樣品近似的情況下探測光在樣品中傳播滿足
An為折射率變化，A?為吸收系數(shù)變化，f激光在樣品中傳播的光程。在AlCIPc/DMF溶液樣品中，
式中，，和，與分別為基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)以及第三重激發(fā)態(tài)的粒子布居數(shù)；，巧 !分別為基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)的吸收截面；A%，Alfe分別為第一三重激發(fā)態(tài)的折射體積與 基態(tài)折射體積的差。
[0026] 因為在泵探實驗中探測光比泵浦光弱了很多倍，所以可以認(rèn)為激發(fā)態(tài)上的粒子布 據(jù)數(shù)是由泵光產(chǎn)生的
圖3是AlCIPc/DMF溶液的泵浦探測的吸收結(jié)果理論曲線。最初，溶液的吸收隨著時間 的變化而迅速增加，這是主要是由于第一激發(fā)態(tài)吸收的緣故，說明第一激發(fā)態(tài)的吸收截面 巧要比基態(tài)的吸收截面〇〇大。當(dāng)泵浦脈沖光通過樣品后，探測光的透過率開始恢復(fù)，并開 始出現(xiàn)一段低的不變的透過率。這主要是因為第一激發(fā)態(tài)的粒子布居數(shù)開始減少，并躍迀 到基態(tài)和第一三重激發(fā)態(tài)T1。之所以會出現(xiàn)一段比較長的低透過率，主要是由于第一三重 激發(fā)態(tài)具有較大的吸收截面和能級壽命比較長的緣故。圖4為AlCIPc/DMF溶液的泵浦探測 非線性折射理論曲線，零延時后出現(xiàn)一段高的緩慢變低的透過率是因為第一激發(fā)態(tài)的折射 體積比基態(tài)折射體積以及三重激發(fā)態(tài)折射體積大并且第一三重激發(fā)態(tài)壽命比較長的緣故。
【主權(quán)項】
1. 一種可區(qū)分折射符號的高靈敏度測量材料光學(xué)非線性的方法，把激光束分為兩束， 一束光強(qiáng)比較強(qiáng)，一束光強(qiáng)比較弱；光強(qiáng)較強(qiáng)一束為泵浦光，較弱的一束為探測光，泵浦光 經(jīng)過時間延遲作用到待測樣品9上，使處于基態(tài)的非線性樣品產(chǎn)生非線性吸收和非線性折 射；所述待測樣品9位于探測光光路中離透鏡8焦平面后面一段距離的位置，出射的探測光 經(jīng)一分光鏡10分為兩束，一束進(jìn)入第一探測器12,另一束通過一個中心和光軸重合的一個 圓形擋板后進(jìn)入第二探測器，其特征在于：樣品不處于兩個透鏡的焦平面進(jìn)行測量，而是離 焦平面一段距離；在探測光路的樣品后的遠(yuǎn)場位置放置一個圓形不透光擋板，其測量步驟 為： ① 放上待測樣品，用兩個探測器分別收集不同時刻探測光的能量； ② 對上述獲得的不同延遲時間的探測光能量曲線進(jìn)行處理，獲得所需的檢測材料的光 學(xué)非線性參數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度泵浦探測方法，其特征在于：所述步驟②中的處理 包括，分別作出開孔歸一化的透射能量以及閉孔歸一化隨延遲時間的變化曲線，對開孔歸 一化透射能量隨延遲時間的變化曲線進(jìn)行擬合得到有關(guān)非線性吸收的光學(xué)參量的大小和 壽命；在非線性吸收參數(shù)已知的情況下，通過對擋板透過率歸一化隨延遲時間的變化曲線 進(jìn)行擬合得到非線性折射相關(guān)參量的數(shù)值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度泵浦探測方法，在探測光路的樣品位置在離透鏡焦 點后一段距離的位置。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度泵浦探測方法，在探測光路的樣品后的遠(yuǎn)場位置放 置一個圓形不透光擋板。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度泵浦探測方法，其特征在于：所述泵浦光的時間延 遲通過兩個反射鏡和一個直角棱鏡實現(xiàn)，由反射鏡改變泵浦光的方向，調(diào)節(jié)直角棱鏡和反 射鏡之間的間距，改變泵浦光的行進(jìn)距離，實現(xiàn)對延遲時間的調(diào)節(jié)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度泵浦探測方法，其特征在于：所述直角棱鏡的移動 范圍為0到30cm，時間延遲范圍為_200ps到I. 8ns。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度泵浦探測方法，其特征在于：優(yōu)選的技術(shù)方案，所述 探測光和泵浦光聚焦到待測樣品上的夾角（α )在3°到8°范圍內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高靈敏度測量材料光學(xué)非線性泵浦探測方法，把激光束分為兩束，樣品位置處于偏離透鏡焦點后一定距離，使遠(yuǎn)場光斑的變化達(dá)到最大。泵浦光經(jīng)時間延遲作用到待測樣品上，使非線性樣品產(chǎn)生非線性吸收和非線性折射；出射的探測光經(jīng)分光鏡分為兩束，一束進(jìn)入第一探測器，另一束通過一個中心和光軸重合的圓形擋板后進(jìn)入第二探測器；其特征在于：在所述探測光光路中，遠(yuǎn)場放置一個中心和光軸重合的圓形擋板，樣品處于透鏡焦點后的一定距離，使遠(yuǎn)場光斑的變化達(dá)到最大。其測量步驟為：①放上待測樣品，用兩個探測器分別收集不同時刻探測光的能量；②對不同延遲時間的探測光能量曲線進(jìn)行處理，獲得光學(xué)非線性參數(shù)。按本發(fā)明方法工作的測量系統(tǒng)靈敏度非常高、數(shù)據(jù)處理簡單，非線性吸收和折射可以同時測量而不需要分開進(jìn)行、可區(qū)分非線性折射的符號、測量結(jié)果精確等優(yōu)點。
【IPC分類】G01N21/31, G01N21/41
【公開號】CN104897593
【申請?zhí)枴緾N201510323091
【發(fā)明人】宋瑛林, 楊俊義
【申請人】蘇州微納激光光子技術(shù)有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月12日