专利名称：一种辐照样品非线性系数测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种辐照样品非线性系数效
测量技术领域。
t装置，属于非线性光学的材料性质
背景技术：
辐照损伤问题一直以来是军事航天领域研究人员所关注的一个极其重要的问题。 早在上世纪五十年代，人们就已经注意到在核反应、粒子加速器和空间自然辐照环境中产 生的带电粒子对材料或者电子元件的损伤问题，已进行很多重要研究并应用到了航天器的 辐照防护中。然而对于非线性光学材料辐照损伤的实验测试几乎没见报道，虽然目前有很 多可以测量非线性材料光学系数的装置，但都不适用于辐照样品检测，因为辐照样品被辐 照后可能有二次辐射发生，因此实验人员安全和其他光学元器件防护都需要考虑。另外，辐 照样品的非线性光学特性极有可能会随辐照时间延迟长短的不同而不同，因此还需要该装 置能够实时测量。

实用新型内容本实用新型需要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种辐照样品非 线性系数测量装置，该装置能够有效防止二次辐射的危害，同时样品观察调节方便，有利于 本实用新型的技术解决方案是一种辐照样品非线性系数测量装置由激光器、第 一滤光片、分束片、样品室、第二滤光片、透镜、光功率计、样品台、样品台支架以及光功率计 组成，样品台、样品台支架均置于样品室中，样品台和样品台支架均置于样品室中，样品置 于样品台上，样品台通过样品支架支撑；激光器发出的基频光经滤光片滤波后，被分束片分 成两束，小部分反射进入第一光功率计，大部分透射进入样品室中，入射到样品上激发出倍 频波。从样品中透射出来的光既有基频成分，也有倍频成分，经滤光片滤掉基频波后倍频波 被透镜聚焦到第一光功率计处探测，旋转样品台支架测量不同角度的倍频光强度，得到测 试样品Mark(马克)条纹。更换样品为非辐照的标准石英晶体重复上述过程测得石英晶体 Mark(马克)条纹，利用获得的测试样品和标准石英晶体的Mark(马克)条纹，采用Mark(马 克)条纹法计算出非线性系数。计算公式如下 《=
(1) 其中^=￡/ /《为待测样品的非线性光学系数的相对值，d为待测样品的非线性
光学系数，《,-l .IX 1 0"esu为标准石英晶体的非线性系数；i;1(0)和Im(O)分别为石 英晶体和测试样品的Maker条纹包络极大值，n。， n2。为基频和倍频折射率；(1)式中，[0008] 4(0) = "^-r
4k-"J 依据第一光功率计和第二光功率计的读数计算谐波转换效率，计算公式为n = k(P乂P》，其中k为分束片3的反射率，P1、P2分别为第一光功率计9和第二光功率计13的 马克条纹法为非线性系数计算的经典方法，很多文献都有详细论述，可以参照相 关文献。 本实用新型与现有技术相比有如下优点 (1)能有效防止受辐照样品二次辐射对实验人员的危害，保证实验安全。本装置中 实验样品、样品台和样品支架均置于样品室中，样品室由不锈钢板制成，可以有效阻止a 、 P、 Y等射线。 (2)观察调节方便。在样品室上设置的圆孔除了供光透射以外，还可以作为观察窗 使用，可以先放入普通样品调节好位置后，再换成辐照样品，这样既保证实验安全，又方便 调节。

图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式如图1所示，本实用新型由激光器1、第一滤光片2、分束片3、样品室5、滤光片7、 透镜8、第一光功率计9、样品台10、样品台支架11、样品12及第二光功率计13组成，样品 台10、样品台支架11均置于样品室5中，样品12置于样品台10上，样品台10通过样品支 架11支撑，激光器1发出的基频光经滤光片2滤波后，被分束片3分成两束，小部分反射进 入第二光功率计13，大部分透射进入样品室5中，入射到样品12上后激发出倍频波，从样 品12中透射出来的光既有基频成分，也有倍频成分，所述透射光经第二滤光片7滤掉基频 波后的倍频波被透镜8聚焦，由第一光功率计9探测。 当激光器1为Nd:YAG脉冲激光器、第一滤光片2为1064nm滤光片和第二滤光片 7为532nm滤光片时，为典型非线性材料磷酸二氢钾KDP的非线性系数测量装置。 Nd:YAG脉冲激光器输出的基频光波长为1064nm，脉冲宽度为10ns，经1064nm第二 滤光片2滤波后，被分束片3分成两束，小部分反射进入第二光功率计13，大部分透射进入 样品室5中，入射到KDP样品12上激发出倍频波。从样品12中透射出来的光既有基频成 分，也有倍频成分，该透射光经532nm第二滤光片7滤波后的倍频波被透镜8聚焦到第一光 功率计9处探测。调节样品台支架11使样品12水平旋转，测量不同角度的倍频光强度，得 到Mark(马克)条纹。更换样品12为非辐照的标准石英晶体，重复上述过程测得石英晶体 Mark(马克)条纹。利用获得的KDP和石英晶体的Mark(马克)条纹，采用Mark(马克)条
纹法计算出非线性系数。计算公式如下《2 = 其中《=c/ 为待测样品的非线性光学系数的相对值，d为待测样品的非线性光学系数 <formula>formula see original document page 5</formula>为标准石英晶体的非线性系数；i;1(0)和im(o)分别为石
英晶体和测试样品的Maker条纹包络极大值，n。， n2。为基频和倍频折射率；(1)式中， <formula>formula see original document page 5</formula> 依据第一光功率计9和第二光功率计13的读数计算谐波转换效率，计算公式为 n = k(P乂P》，其中k为分束片3的反射率，P1、P2分别为第一光功率计9和第二光功率计 13的读数。 本实用新型中的样品室5为方形结构，材料为5mm 10mm厚不锈钢板，左右两壁 有一圆孔。圆孔直径5 10cm，内嵌普通光学玻璃。分束片3为弱反射强透射分束片，反射 率小于5%，透射率大于95%。样品台支架ll为四维调节架，可以三维调节样品台使待测 样品水平放置，同时还可以绕垂直轴旋转，角度分辨率为1°或更高。
权利要求一种辐照样品非线性系数测量装置，其特征在于由激光器(1)、第一滤光片(2)、分束片(3)、样品室(5)、第二滤光片(7)、透镜(8)、第一光功率计(9)、样品台(10)、样品台支架(11)、样品(12)和第二光功率计(13)组成；样品台(10)和样品台支架(11)均置于样品室(5)中，样品(12)置于样品台(10)上，样品台(10)通过样品支架(11)支撑；激光器(1)发出的基频光经第一滤光片(2)滤波后，被分束片(3)分成两束，小部分反射进入第二光功率计(13)，大部分透射进入样品室(5)中，入射到样品(12)上后激发出倍频波，从样品(12)中透射出来的光既有基频成分，也有倍频成分，所述从样品(12)中透射的光经第二滤光片(7)滤掉基频波后的倍频波被透镜(8)聚焦，由第一光功率计(9)探测，旋转样品台支架(11)测量不同角度的倍频光强度，得到Mark(马克)条纹，计算出非线性系数，依据第一光功率计(9)和第二光功率计(13)的读数计算谐波转换效率；所述非线性系数计算公式为 其中 为待测样品的非线性光学系数的相对值，d为待测样品的非线性光学系数， 为标准石英晶体的非线性系数；Imq(0)和Im(0)分别为石英晶体和测试样品的Maker条纹包络极大值，nω，n2ω为基频和倍频折射率； 谐波转换效率计算公式为η＝k(P2/P1)，其中k为分束片3的反射率，P1、P2分别为第一光功率计9和第二光功率计13的读数。dest_path_FSB00000017191300011.tif,dest_path_FSB00000017191300012.tif,dest_path_FSB00000017191300013.tif,dest_path_FSB00000017191300014.tif,dest_path_FSB00000017191300015.tif,dest_path_FSB00000017191300016.tif
2. 根据权利要求1所述的辐照样品的非线性系数测量装置，其特征在于所述的分束片(3)为反射率小于5%、透射率大于95%的分束片。
3. 根据权利要求1所述的辐照样品的非线性系数测量装置，其特征在于所述的样品 室(5)为方形结构，材料为5mm 10mm厚不锈钢板，左右两壁各有一圆孔，圆孔的直径5 10cm。
4. 根据权利要求1所述的辐照样品的非线性系数测量装置，其特征在于所述的样品 台支架(11)为四维调节架。
专利摘要一种辐照样品非线性系数测量装置由激光器、第一滤光片、分束片、样品室、第二滤光片、透镜、第一光功率计、样品台、样品台支架、样品和第二光功率计组成；样品台和样品台支架均置于样品室中；激光器发出的基频光经滤光片滤波后，被分束片分成两束，小部分反射进入第二光功率计，大部分透射进入样品室中，入射到样品上后激发出倍频波，经第二滤光片滤掉基频波后的倍频波被透镜聚焦，由第一光功率计探测，旋转样品台支架测量不同角度的倍频光强度，得到Mark(马克)条纹，计算出非线性系数，依据第一光功率计和第三光功率计的读数计算谐波转换效率。本实用新型能有效防止辐照样品二次辐射对实验人员的伤害，适用于辐照样品检测，具有结构紧凑、观察调节方便、使用安全等特点。
文档编号G01N21/01GK201503386SQ200920110068
公开日2010年6月9日 申请日期2009年7月10日 优先权日2009年7月10日
发明者文送林, 石建平, 董可秀 申请人:安徽师范大学