本發(fā)明專利技術(shù)公開一種外場(chǎng)誘導(dǎo)下的非線性光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)由激光光源、前置光路處理模塊、功能樣品室、后置光路處理模塊、探測(cè)模塊、外場(chǎng)控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、顯示處理裝置、暗盒等部分組成。該測(cè)試系統(tǒng)可進(jìn)行溫度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)或力場(chǎng)等不同的外場(chǎng)加載，實(shí)現(xiàn)材料在不同外場(chǎng)誘導(dǎo)下的非線性光學(xué)性能測(cè)試，為評(píng)估新型功能材料的綜合性能提供設(shè)備支持，有著迫切的應(yīng)用需求和廣闊的應(yīng)用前景。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的研制，屬于光譜儀器
技術(shù)介紹
作為我國七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一的新材料產(chǎn)業(yè)，成為21世紀(jì)初發(fā)展最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，未來市場(chǎng)前景廣闊。先進(jìn)的新材料是國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展基礎(chǔ)和高新技術(shù)轉(zhuǎn)化為商品的關(guān)鍵。在新材料的研究開發(fā)過程中，材料性能如二階非線性光學(xué)效應(yīng)(又稱倍頻效應(yīng))的檢測(cè)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。材料倍頻效應(yīng)的有效準(zhǔn)確檢測(cè)，可以定性或定量地評(píng)估其非線性光學(xué)性能，對(duì)進(jìn)一步開展新材料的應(yīng)用性研究具有重要意義。由于學(xué)科的充分交叉，非線性光學(xué)材料的研究和應(yīng)用不再局限于激光領(lǐng)域，現(xiàn)已逐步拓展到其它一些非激光領(lǐng)域。隨著對(duì)新材料研究的不斷深入，非線性光學(xué)材料的綜合性能不斷提高，同時(shí)研究人員發(fā)現(xiàn)，結(jié)晶在非中心對(duì)稱空間群中的材料，往往具有諸如熱電、壓電、鐵電、二階非線性光學(xué)和摩擦發(fā)光等物理特性。這些關(guān)聯(lián)特性在包括無線電通訊、光開關(guān)和信息儲(chǔ)存等許多領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，并對(duì)化學(xué)、生物學(xué)及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。因此，這類新型功能材料的研究引起了人們的高度重視，成為近20年來功能材料研究的熱點(diǎn)。而要獲得具有以上關(guān)聯(lián)特性的功能材料，通常需要研究人員從原子、分子級(jí)別對(duì)新材料進(jìn)行設(shè)計(jì)和組裝；而如何篩選出高性能的功能材料，則需要一些相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備，對(duì)材料的二階非線性光學(xué)測(cè)試也提出了新的、更高的要求。例如某些鐵電材料在溫度變化的過程中，伴隨著相變的發(fā)生，同時(shí)也導(dǎo)致相應(yīng)的非線性光學(xué)性能的改變。這類材料往往具有豐富的光、電、熱、磁特性。近期研究表明，這類分子材料具有從藥物輸送到分子光電材料的一系列光電功能，并在未來的分子器件和分子機(jī)器的發(fā)展中有著獨(dú)特的地位。在這類材料的非線性效應(yīng)測(cè)試過程中，需要加入外場(chǎng)溫度的變化，來實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地測(cè)試材料的非線性光學(xué)性能的變化，根據(jù)所測(cè)非線性光學(xué)性能的強(qiáng)弱和變化趨勢(shì)篩選出高性能的鐵電材料，以便進(jìn)一步開展更深入的應(yīng)用性研究。又如電光材料，作為以光子為載體的新一代信息材料，是電光調(diào)制器中最為關(guān)鍵的部分。近年來，電光高分子材料(一種有機(jī)的極化聚合物電光材料)成為非線性光學(xué)材料中最為活躍的研究領(lǐng)域之一。科研人員設(shè)計(jì)并合成了許多綜合性能優(yōu)良的電光高分子，與無機(jī)材料相比，有機(jī)高分子材料具有介電常數(shù)低、光學(xué)損傷閾值高、易于分子設(shè)計(jì)和加工成型等優(yōu)點(diǎn)。電光高分子的研究關(guān)鍵主要在于合成具有高二階非線性光學(xué)效應(yīng)和取向穩(wěn)定以及低光學(xué)損耗的有機(jī)高分子，以滿足高性能光學(xué)器件的制作要求。為了獲得具有更好二階非線性光學(xué)性能、可實(shí)際應(yīng)用的新型有機(jī)高分子材料，需要對(duì)有機(jī)高分子施加外電場(chǎng)作用，進(jìn)行極化處理。在極化處理過程中，施加外電場(chǎng)的大小以及溫度的變化影響有機(jī)高分子二階非線性光學(xué)效應(yīng)的強(qiáng)弱。為了獲得最強(qiáng)的宏觀二階非線性光學(xué)效應(yīng)，有機(jī)高分子極化過程的監(jiān)控要求具有隨外電場(chǎng)以及溫度變化的非線性光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)。目前，二階非線性光學(xué)效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)仍未見市售的商業(yè)整機(jī)產(chǎn)品，國內(nèi)外的研究人員主要采用1. 06 ii m和2 ii m調(diào)Q激光直接激發(fā)材料樣品，通過檢測(cè)是否產(chǎn)生532nm和I u m倍頻光，并對(duì)倍頻光特性進(jìn)行識(shí)別，從而判斷材料樣品是否具有二階非線性光學(xué)倍頻效應(yīng)；然而，在外場(chǎng)誘導(dǎo)下的非線性光學(xué)效應(yīng)檢測(cè)方面，目前國內(nèi)外市場(chǎng)上均沒有相關(guān)產(chǎn)品及相應(yīng)解決辦法，亟需開發(fā)出外場(chǎng)誘導(dǎo)下的非線性光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)材料在諸如溫度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)或力場(chǎng)等不同的外場(chǎng)加載誘導(dǎo)下的非線性光學(xué)性能的動(dòng)態(tài)檢測(cè)，進(jìn)而評(píng)估其綜合性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是開發(fā)出一套外場(chǎng)誘導(dǎo)下的非線性光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)材料在溫度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)或力場(chǎng)等不同的外場(chǎng)加載誘導(dǎo)下的紫外、可見、紅外二階非線性光學(xué)效應(yīng)的有效檢測(cè)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案外場(chǎng)誘導(dǎo)下的非線性光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)包括激光光源1、前置光路處理模塊2、功能樣品室3、后置光路處理模塊4、探測(cè)模塊5、外場(chǎng)控制裝置6、數(shù)據(jù)采集裝置7、顯示處理裝置8，其特征在于前置光路處理模塊2、功能樣品室3、后置光路處理模塊4、探測(cè)模塊5依次放置在激光光源I輸出激光的光路上，并置于一密閉的暗盒9中。激光光源1，包括激光頭、激光泵浦和激光冷卻系統(tǒng)，所發(fā)射的激光為紫外、可見或紅外激光。前置光路處理模塊2，包括濾光片、衰減片、反射片、光束整形鏡組、光路校準(zhǔn)鏡組等光學(xué)兀件。濾光片、反射片用于濾去激光光束中的其它光波成分以及環(huán)境中的可見光。如果光源發(fā)出的中紅外激光較強(qiáng)或者所測(cè)材料樣品的損傷閾值較低則需要采用不同的衰減片進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃p。根據(jù)需要，可以采用光束整形鏡組對(duì)激光光束進(jìn)行放大或縮小或整形。光路校準(zhǔn)鏡組則用于根據(jù)樣品的具體位置進(jìn)行必要的光路校準(zhǔn)，保證激光照射在樣品要求的位置。功能樣品室3，包括樣品架、外場(chǎng)作用平臺(tái)，樣品架上設(shè)有六維調(diào)整裝置，通過不同方向的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格、不同大小樣品的精確放置；外場(chǎng)作用平臺(tái)設(shè)計(jì)為樣品室里個(gè)性化平臺(tái)，可以為加溫冷卻爐、平行板(或針尖)電極、帶鐵芯的電磁線圈或者電動(dòng)壓力裝置，分別對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行溫度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)或力場(chǎng)的加載。后置光路處理模塊4，包括吸收材料、反射片、窄帶片、聚焦鏡組等光學(xué)元件。吸收材料、反射片用于吸收或?yàn)V去經(jīng)樣品透射的多余激光成分以及其它可能的非倍頻光成分。窄帶片選用倍頻光中心波長(zhǎng)高透其它波段高反的高透反比鏡片，它和吸收材料、反射片的組合使用確保樣品激發(fā)后倍頻光的有效探測(cè)。如果樣品倍頻光信號(hào)太弱，則采用聚焦鏡組來大范圍收集信號(hào)光，并將其聚焦后由探測(cè)模塊5探測(cè)。探測(cè)模塊5，包括高靈敏度光電探測(cè)器、信號(hào)處理電路、穩(wěn)壓電源。對(duì)不同波長(zhǎng)、不同強(qiáng)度的倍頻信號(hào)光采用不同的高靈敏度光電探測(cè)器。信號(hào)處理電路則將探測(cè)器探測(cè)到的光信號(hào)進(jìn)行去噪、放大處理后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，實(shí)時(shí)送給后端的數(shù)據(jù)采集裝置，穩(wěn)壓電源則為整個(gè)探測(cè)模塊供電。外場(chǎng)控制裝置6，控制功能樣品室3里的外場(chǎng)作用平臺(tái)的溫度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)或力場(chǎng)等外場(chǎng)的變化范圍和變化速度。數(shù)據(jù)采集裝置7連接功能樣品室和探測(cè)模塊5，接收探測(cè)模塊5探測(cè)處理后的信號(hào)，并采集功能樣品室3內(nèi)溫度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)或力場(chǎng)等外場(chǎng)實(shí)時(shí)變化數(shù)值后，將這些信號(hào)數(shù)據(jù)同步傳送給終端的信號(hào)顯示處理裝置8。顯示處理裝置8，可以為示波器或者電腦，接收數(shù)據(jù)采集裝置7傳送過來的實(shí)時(shí)外場(chǎng)信號(hào)與非線性光學(xué)效應(yīng)測(cè)試信號(hào)，通過軟件編程和操作，對(duì)采樣點(diǎn)數(shù)和采樣頻率以及消除背景噪聲處理，多組數(shù)據(jù)的去誤差、求平均以及歸一化處理，最終實(shí)現(xiàn)倍頻信號(hào)隨外場(chǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)的可視化。暗盒9，為一密閉的暗盒，僅有由透光片透射激光進(jìn)入的一個(gè)窗口，能有效避免環(huán)境光對(duì)樣品測(cè)試的影響。外場(chǎng)誘導(dǎo)下的非線性光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的用途該測(cè)試系統(tǒng)用于材料在溫度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)或力場(chǎng)等不同的外場(chǎng)加載誘導(dǎo)下的紫外、可見、紅外二階非線性光學(xué)效應(yīng)的測(cè)試；且所測(cè)試材料的形態(tài)包括粉末、單晶體和多晶體。外場(chǎng)誘導(dǎo)下的非線性光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)可進(jìn)行不同的外場(chǎng)加載，可實(shí)現(xiàn)材料在不同外場(chǎng)誘導(dǎo)下的非線性光學(xué)性能測(cè)試，為新材料綜合性能的評(píng)估提供了便捷、直觀的測(cè)試手段和設(shè)備支持，具有廣闊的應(yīng)用前景。附圖說明附圖為外場(chǎng)誘導(dǎo)下的非線性光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，其中1，激光光源；2，前置光路處理模塊；3，功能樣品室；4，后置光路處理模塊；5，探測(cè)模塊；6，外場(chǎng)控制裝置；7，數(shù)據(jù)采集裝置；8，顯示處理裝置；9，暗盒。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1制作一種外場(chǎng)溫度誘導(dǎo)下的紫外非線性光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種外場(chǎng)誘導(dǎo)下的非線性光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，包括激光光源（1）、前置光路處理模塊（2）、功能樣品室（3）、后置光路處理模塊（4）、探測(cè)模塊（5）、外場(chǎng)控制裝置（6）、數(shù)據(jù)采集裝置（7）、顯示處理裝置（8）、暗盒（9），其特征在于前置光路處理模塊（2）、功能樣品室（3）、后置光路處理模塊（4）、探測(cè)模塊（5）依次放置在激光光源（1）輸出激光的光路上，并置于一密閉的暗盒（9）中；激光光源（1），包括激光頭、激光泵浦和激光冷卻系統(tǒng)，所發(fā)射的激光為紫外、可見或紅外激光；前置光路處理模塊（2），包括濾光片、衰減片、反射片、光束整形鏡組、光路校準(zhǔn)鏡組等光學(xué)元件；功能樣品室（3），包括樣品架、外場(chǎng)作用平臺(tái)，樣品架上設(shè)有六維調(diào)整裝置，通過不同方向的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格、不同大小樣品的精確放置；外場(chǎng)作用平臺(tái)設(shè)計(jì)為樣品室里個(gè)性化平臺(tái)，可以為加溫冷卻爐、平行板（或針尖）電極、帶鐵芯的電磁線圈或者電動(dòng)壓力裝置，分別對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行溫度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)或力場(chǎng)的加載。后置光路處理模塊（4），包括吸收材料、反射片、窄帶片、聚焦鏡組等光學(xué)元件；探測(cè)模塊（5），包括高靈敏度光電探測(cè)器、信號(hào)處理電路、穩(wěn)壓電源；外場(chǎng)控制裝置（6），控制功能樣品室（3）內(nèi)的外場(chǎng)作用平臺(tái)的溫度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)或力場(chǎng)等外場(chǎng)的變化范圍和變化速度；數(shù)據(jù)采集裝置7連接功能樣品室（3）和探測(cè)模塊（5），接收探測(cè)模塊探測(cè)處理后的信號(hào)，并采集功能樣品室（5）內(nèi)溫度、電場(chǎng)等外場(chǎng)實(shí)時(shí)變化數(shù)值后，將這些信號(hào)數(shù)據(jù)同步傳送給終端的信號(hào)顯示處理裝置（8）；顯示處理裝置（8），可以為示波器或者電腦；暗盒（9）為一密閉的暗盒，僅有由透光片透射激光進(jìn)入的一個(gè)窗口，能有效避免環(huán)境光對(duì)樣品測(cè)試的影響。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種外場(chǎng)誘導(dǎo)下的非線性光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，包括激光光源(I)、前置光路處理模塊(2)、功能樣品室(3)、后置光路處理模塊(4)、探測(cè)模塊(5)、外場(chǎng)控制裝置(6)、數(shù)據(jù)采集裝置(7)、顯示處理裝置(8)、暗盒(9)，其特征在于前置光路處理模塊(2)、功能樣品室(3)、后置光路處理模塊(4)、探測(cè)模塊(5)依次放置在激光光源(I)輸出激光的光路上，并置于一密閉的暗盒(9)中；激光光源(1)，包括激光頭、激光泵浦和激光冷卻系統(tǒng)，所發(fā)射的激光為紫外、可見或紅外激光；前置光路處理模塊(2)，包括濾光片、衰減片、反射片、光束整形鏡組、光路校準(zhǔn)鏡組等光學(xué)元件；功能樣品室(3)，包括樣品架、外場(chǎng)作用平臺(tái)，樣品架上設(shè)有六維調(diào)整裝置，通過不同方向的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格、不同大小樣品的精確放置；外場(chǎng)作用平臺(tái)設(shè)計(jì)為樣品室里個(gè)性化平臺(tái)，可以為加溫冷卻爐、平行板(或針尖)電極、帶鐵芯的電磁線圈或者電動(dòng)壓力裝...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魏勇，張戈，黃呈輝，李丙軒，莊鳳江，陳瑋冬，黃凌雄，王小蕾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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