一种微区光克尔测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及光克尔测量技术领域，具体为一种微区光克尔测量装置。


背景技术：

2.光克尔测量装置是用来研究材料三阶非线性折射率及克尔响应时间的光学测量系统。它通常由脉冲激发光源、分束/合束光学元件、光学延迟光路，光学斩波器，探测器，控制器，计算机等几部分组成。脉冲激发光源经过分束后分成两路具有相同频率和脉冲宽度的脉冲激光支路(支路1和支路2)；其中一路(支路1)经过光学斩波器调制后变成周期性调制的光脉冲序列，另一路(支路2)经过不同频率的光学斩波器调制后，再利用光学延迟光路进行脉冲相位控制；进一步地将两路脉冲光合束后照射到被测样品上，以完成光克尔测量的光路配置。上述两路光脉冲和样品相互作用后，透射或者反射出来，将其中激光功率较强的一路光(如支路2)遮挡住，将另一路光(如支路2)引入探测器进行光功率测量。测量过程中，利用控制器控制电控平移台连续改变经过光学延迟光路(如支路2)的光脉冲相位，同时通过计算机采集并记录经过样品后的探测器上的光功率随电控平移台位置的变化关系。
3.传统光克尔测量装置使用具有相同波长和频率的单色激光源进行分光，分别作为泵浦光(如光学支路1)和探测光(如光学支路2)；通过采用对泵浦光进行斩波来消除环境光干扰，对探测光进行不同频率光学调制和区分信号光和探测光，进而通过采集泵浦光和探测光的差频输出信号来实现弱信号提取与放大。该测量装置对液体样品和块体样品测量具有很好的测量效果。
4.近年来，二维材料及其异质结器件的出现，要求光克尔测量装置能够具备微区测量能力。尽管通过给传统光克尔测量装置增加微区成像功能和三维位移台可以系统对微小样品进行定位，受显微物镜工作距离的限制，泵浦光和探测光难以在空间上分开。如果采用同轴光路入射方式进行测量，经过样品散射回来的泵浦光会削弱探测灵敏度；如果采用泵浦光斜入射方式，泵浦光光斑大小不容易控制。因此，需要构建新的微区光克尔测量装置，以满足小尺寸样品对光克尔效应的测量需求。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种微区光克尔测量装置，具备使用方便的优点，解决了采用同轴光路入射方式进行测量，经过样品散射回来的泵浦光会削弱探测灵敏度；如果采用泵浦光斜入射方式，泵浦光光斑大小不容易控制的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种微区光克尔测量装置，包括脉冲激光光源、同步脉冲激光光源、光学探测器一、光学探测器二、光学成像模块和照明光源；
9.所述脉冲激光光源的右侧配置有功率调节模块一、光路调制一、偏置控制模块一
和反射镜一；
10.所述同步脉冲激光光源的右侧配置有光学延迟光路、功率调节模块二、光路调制模块二、偏置控制模块二和光路合束模块；
11.所述光学探测器一的右侧配置有检偏器一、选通滤光片一、样品、物镜、分光镜、分束镜一和反射镜二；
12.所述光学探测器二的右侧配置有检偏器二和选通滤光片二；
13.所述光学成像模块的右侧配置有分束镜二；
14.所述照明光源的右侧配置有反射镜三。
15.(三)有益效果
16.与现有技术相比，本技术的技术方案具备以下有益效果：
17.1、该微区光克尔测量装置，提供一种新的光路结构，实现现高灵敏微区光克尔测量能力，通过在传统光路中引入基于物镜的光学显微系统来实现对微区样品的实时观测；选用具有相同重复频率、不同波长的两束光分别作为泵浦光和探测光；利用双色镜或者选通滤光片进行光波长选通或截止；进而实现泵浦光、探测光的同轴入射及选择性提取或屏蔽。
18.2、该微区光克尔测量装置，在微区光克尔测量装置中，分别采用具有不同波长的脉冲激光光源作为泵浦光和探测光，采用具有波长选通功能的选通滤光片屏蔽探测光并提取出探测信号，进而实现高灵敏度光克尔信号测量。
附图说明
19.图1为本实用新型工作原理框图。
20.图中：1脉冲激光光源、2同步脉冲激光光源、3功率调节模块一、4光路调制一、5偏置控制模块一、6反射镜一、7光学延迟光路、8功率调节模块二、9光路调制模块二、10偏置控制模块二、11光路合束模块、12光学探测器一、13检偏器一、14选通滤光片一、15样品、16物镜、17分光镜、18分束镜一、19反射镜二、20选通滤光片二、21检偏器二、22光学探测器二、23光学成像模块、24分束镜二、25反射镜三、26照明光源。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.请参阅图1，本实施例中的一种微区光克尔测量装置，包括脉冲激光光源1和同步脉冲激光光源2，同步脉冲激光光源2可以通过将脉冲激光光源1的光脉冲经过非线性光学转换获得，也可以是和脉冲激光光源1级联的同步激光光源。脉冲激光光源1分别经过功率调节模块一3调节功率，光路调制模块一4进行斩波调制，偏置控制模块一5进行偏振态调控后，经过反射镜一6反射到光路合束模块11中。同步脉冲激光光源2利用光学延迟光路7调整光脉冲相对于脉冲激光光源1的时间间隔，然后经过功率调节模块二8调节功率，光路调制模块二9进行斩波调制，偏置控制模块二10进行偏振态调控后，输入到光路合束模块11中。
从光路合束模块11中出射的两束光脉冲经过反射镜二19反射后，通过物镜16汇聚到样品15中的同一位置。经过样品15反射光信号沿物镜16，分光镜17及选通滤光片二20，及检偏器二21后，入射到光学探测器二22中。透射光信号经过选通滤光片一14和检偏器一13后，进入光学探测器一12中。通过控制光学延迟光路7，获取反射信号或透射信号随激光光源1和同步脉冲激光光源2光脉冲间相位差的变化曲线。样品15测量过程中照明光源26，经过反射镜三25和分束镜一18及物镜16后，入射到样品15上；反射光通过物镜16，分束镜一18，分束镜二24后，入射到光学成像模块23中，经过显示器显示样品15的像。
23.实施例一
24.微区光克尔测量装置：采用800nm飞秒激光作为同步脉冲激光光源2，用作探测光；采用800nm飞秒激光经过倍频后的飞秒激光作为脉冲激光1，用作泵浦光。两束激光经过合束后，同轴入射到样品15上，利用光学成像光路和三维样品位移台，选则待研究样品15，进而利用双色镜选择性的提取探测光信号，经过锁相放大探测光路后，获取光克尔信号。
25.实施例二
26.微区光克尔测量装置：采用775nm飞秒激光经过倍频后的387.5nm激光作为脉冲激光光源1，用做泵浦光；采用775nm飞秒激光经过光学参量振荡器换后的520-690nm激光作为同步脉冲激光光源2，用作探测光。两束激光经过合束后，同轴入射到样品15上，利用光学成像光路和三维样品位移台，选则待研究样品15，进而利用双色镜选择性的提取探测光信号，经过锁相放大探测光路后，获取光克尔信号。
27.以次类推，选择不同泵浦光和探测光，及合适选通滤光片，可以实现不同激发及探测光配置的微区光克尔测量。
28.上述实施例的工作原理为：
29.(1)利用非线性光学转换装置或者级联激光光系统产生两束具有相同重复频率的光脉冲，其中一路光利用光学延迟光路7进行脉冲延迟控制。两束光分别经过功率调节、光学调制、及偏置控制后，通过物镜16入射到样品15上。利用白光成像光路和安装样品15的位移台选择待测样品15，进而通过控制光学延迟光路7连续改变两束光的相位差，获得反射或透射光学信号随光脉冲延迟间隔间的变化曲线。
30.(2)在微区光克尔测量装置中，分别采用具有不同波长的脉冲激光光源作为泵浦光和探测光，采用具有波长选通功能的选通滤光片屏蔽探测光并提取出探测信号，进而实现高灵敏度光克尔信号测量。
31.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
32.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。