反射4f相位相干成像法测量材料表面光学非线性的研究

摘要

非线性光学这门学科问世已经有60年了,伴随着他的发展,人们对材料的认识也从高维发展到低维,如从三维的体块材料到二维的表面、薄膜材料。同时,人们也在积极探索研究测量材料表面光学非线性的方法。反射Z-扫描就是一种装置简单、灵敏度高的测量方法。但是其多脉冲的测量手段会给材料表面带来一定的损伤。为了解决这一问题,本文提出了一种新型的单脉冲测量材料表面光学非线性的技术--反射4f相位相干成像技术。
　　 本文详细的介绍了反射4f相位相干成像技术的理论基础,他是建立在泽尼克相位相衬的原理之上,利用光束畸变原理的一种单脉冲测量手段。通过使用CCD记录经非线性样品反射后的光束中振幅和相位的变化,与入射的光束进行比较,来得到我们所需的三阶非线性折射系数和非线性吸收系数。这种测量技术主要有以下几个优点:实验装置简单,测量精度高,单脉冲的测量不仅可以减少对样品的损伤,也可以用来研究材料的动态非线性特征,同时由于在入射面上使用了相位物体,可以判断出非线性系数的符号。
　　 在提出理论模型后,利用数值模拟的方法计算了一些参数对实验结果的影响。如材料的线性折射率、线性吸收系数、入射光能量以及入射角度等等。发现当入射角度接近材料的布儒斯特角时,测量的精度将有很大的提高。这对本实验有重要的意义,他使低强度的脉冲测量材料表面光学非线性成为可能,大大扩大了本技术的测量范围。