(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211014353.8 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 苏州大学 地址 215104 江苏省苏州市相城区济学路8 号 (72)发明人 杨俊义　宋瑛林　杨勇　邵章阳　 (74)专利代理 机构 苏州智品专利代理事务所 (普通合伙) 32345 专利代理师 唐学青 (51)Int.Cl. G01N 21/84(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种宽波 段相位物体、 4f光学非线性测量系 统及测量方法 (57)摘要 本申请提出一种宽波 段相位物体、 4f光学非 线性测量系统及测量方法。 该相位物体采用两块 载玻片进行叠加产生间隙达到制作相位物体的 基本要求， 制作成普通相位物体和吸收性相位物 体， 置于旋转平台上， 通过调整旋转台的旋转角 度来控制相位物 体的厚度， 实现控制相位物体的 相位。 当相位物体产生相位为π/2的整数倍时， 中心液膜、 薄膜会出现完整的干涉亮纹或者暗 纹， 可以清楚地观察到待测样品的非线性折射现 象， 此时可以达到最优灵敏度。 将相位物体固定 在旋转平台上的另一个用处就是可以自由精准 地控制相位物体的厚度， 在连续波长波下， 实现 通过调整旋转平台的旋转角度来寻找对应波长 下合适的厚度， 达 到最优的测量灵敏度。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115508350 A 2022.12.23 CN 115508350 A 1.一种宽波段相位物体， 用于测量待测样品非线性效应， 其特 征在于， 包括： 第一载玻片及第二载玻片， 所述第一载玻片与第二载玻片层叠且之间具有间隙， 所述间隙内有液膜， 所述第一载 玻片及第二载玻片为透明玻璃。 2.如权利要求1所述的宽波段相位物体， 其特 征在于， 所述液膜的厚度介于 0.5 μm‑1mm。 3.一种4f光学非线性测量系统， 包括： 入射激光束， 其特 征在于， 所述入射激光束光路上依次设置： 反射镜、 如权利要求1或2所述的宽波段相位物体、 第 一凸透镜、 待测样品、 第二凸透 镜、 CCD； 所述宽波段相位物体 固定于旋转装置上， 宽波段相位物体放置于系统中入射面的物平 面上； 旋转装置的旋转轴垂直与光轴； 第一透镜的像方焦点和第 二透镜的物方焦点重合， 待测样品置于第 一透镜的像方焦点 处， 即待测样品置 于系统的傅 立叶面， C CD放置于系统出射 面的像平面上， 入射激光束发出的入射光经反射镜反射射入所述宽波段相位物体， 经过第 一透镜进行 傅立叶变换， 到达傅立叶面上的样品前表面， 光斑经非线性待测样品滤波后， 从待测样品后 表面出射， 经 过第二透 镜进行傅 立叶逆变换收集 光斑， 所述CCD用于上获得 经第二透 镜的光斑图像。 4.如权利要求3所述的4f光学非线性测量系统， 其特 征在于， 旋转所述旋转装置以调整宽波段相位物体的厚度， 表达式为： 式中， 为宽波段相位物体产生的相位， d为液 膜厚度， λ为入射激光束 波长， θ 为旋转台旋转角度。 5.如权利要求3所述的4f光学非线性测量系统， 其特 征在于， 所述旋转装置包括： 分光计、 分度盘及数控转台。 6.一种利用权利要求3 ‑5中任一系统 的光学非线性测量方法， 其特征在于， 所述方法包 括： 将衰减片放置 于待测样品的前 方， 利用C CD接收通过待测样品后的第一图像； 将同一衰减片放置待测样品的后方， 调节旋转装置控制宽波段相位物体的相位， 利用 CCD接收通过待测样品后的第二图像； 对获得的第一图像及第二图像进行处 理， 得到待测样品的光学非线性 参数。 7.如权利要求6所述的光学非线性测量方法， 其特 征在于， 所述第二图像， 所述第二 光斑为最亮的干涉 条纹或最暗的干涉 条纹， 为非线性图像。 8.如权利要求7 所述的光学非线性测量方法， 其特 征在于， 所述第一图像为线性图像。 9.如权利要求8所述的光学非线性测量方法， 其特 征在于， 对获得的第 一图像及第 二图像进行处理包括： 将 非线性曲线与线性曲线置于同一张图 表中， 获取非线性 参数。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115508350 A 2一种宽波段相位 物体、 4f光学非线性测量系统及测量方 法 技术领域 [0001]本申请涉及 光学非线性测量技术领域， 具体的涉及一种用于测量非线性效应的宽 波段相位物体、 系统及测量方法。 背景技术 [0002]随着非线性光学的日益发展， 大量的具有光学非线性性质的材料被发现， 并应用 于光电子器件、 光信息处理以及光通信等方面。 为了寻找各种用途的光学非线性材料， 大量 测量光学非线性材料的技术被提出来用于筛选理想的非线性材料。 然而对于研究一些光学 非线性性质比较弱的材料， 则需要一些高灵敏度的技术方法来对材料进行测量。 4f相干成 像技术(Sudhir  Cherukulappurath,Georges  Boudebs,and  Andre Monteil,“4f coherent   imager system and its application  to nonlinear  optical measurements ” Opt.Soc.Am.B  21,273(2004))是一种测量光学 非线性相关物理参量常用的技术， 此方法主 要利用光束畸变法， 该技术无需移动样品， 对于光斑的空间分布要求不高， 依靠非线性光斑 的空间分布来对样品进行检测等优点。 但是该方法在早期应用时， 无法分辨材料 的光学非 线性折射的符号。 [0003]2004年G.Boudebs等人在4f系统的入射面上引入了一个利用相位物体进行光学非 线性测量的4f相位相干成像技术(G.Boudebs  and S.Cherukulappurath， “Nonlinear   optical measurements  using a 4f coherent  imaging systemwith  phase objects”， PHYSICAL  REVIEW A 69,053813(2 004))。 改进后的4f系统增加了一个重要器件就是相位物 体， 该技术利用相衬原理将经过非线性样品相位物体的相位变化转变成光的强弱变化， 对 样品的光学非线性相关物理参量进行测 量， 并且解决了非线性折射的符号问题， 此后被大 量应用来测量材 料的光学非线性 性质。 [0004]随着该技术应用越来越广泛， 对于相位物体的研究和制 备迅速进入人们的视野。 实现相位物体(PO， Phase  object)的原理是当物体的厚度发生变化时， 它的相位也变化， 那 么对相位物体的厚度控制就显得格外 重要。 目前对相位物体的实现有三种方法的： [0005](1)利用压电陶瓷的位移平台， 但是压电陶瓷位移平台不仅价格昂贵， 还有最小步 进距的限制， 且制作工艺复杂； [0006](2)固定厚度的相位物体， 但是固定厚度的相位物体只针对固定波长， 连续波长下 无法达到最优的测量灵敏度， 并且在实现相位物体的过程中存在着误差。 (3)利用空间光调 制器实现光的相位调制， 但该 方法需要价格昂贵的空间光调制器。 发明内容 [0007]为解决上述存在的问题。 本申请提出一种用于测量具有非线性效应的宽波段相位 物体。 具有良好的相位可控性， 测量灵敏度高。 [0008]为实现上述目的， 本申请采用如下的技 术方案： [0009]一种宽波段相位物体， 用于测量待测样品非线性效应， 其特 征在于， 包括：说　明　书 1/5 页 3 CN 115508350 A 3