【摘要】：非線性光學(xué)材料在激光、光電子、光通信等產(chǎn)業(yè)中占有非常重要的地位,并且在調(diào)制開關(guān)、遠(yuǎn)程通信及信息處理等領(lǐng)域也一直是加速發(fā)展的趨勢(shì)。隨著非線性光學(xué)晶體性能的改進(jìn)以及新晶體的開發(fā),對(duì)這些晶體的光學(xué)性能的測(cè)試一直是非常重要和基礎(chǔ)的,且對(duì)于非線性光學(xué)晶體性能測(cè)試的方法也是在不斷更新和完善。本文主要對(duì)下面的幾種測(cè)量方法進(jìn)行了研究:1.總結(jié)了傳統(tǒng)單光束Z掃描技術(shù)的理論及測(cè)量原理,分析傳統(tǒng)單光束Z掃描技術(shù)測(cè)量裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)若樣品位置能夠固定不動(dòng),那么就可以測(cè)量在晶體上施加外電場(chǎng)、溫度或壓力等條件下的晶體的特性參數(shù)。據(jù)此,提出了變焦距Z掃描技術(shù)。即使用具有不同焦距的透鏡來(lái)移動(dòng)焦點(diǎn)的位置,從而改變樣品相對(duì)焦點(diǎn)位置z以實(shí)現(xiàn)Z掃描。經(jīng)理論推導(dǎo)及初步的實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),由于焦距的變化,導(dǎo)致每次焦點(diǎn)所在位置處的束腰半徑以及遠(yuǎn)場(chǎng)光屏上的光斑半徑也隨之而變,這兩點(diǎn)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集造成了非常大的影響。針對(duì)這兩點(diǎn)影響因素,我們采取以下兩點(diǎn)來(lái)進(jìn)行修正:一是根據(jù)焦點(diǎn)處束腰半徑與焦距的關(guān)系對(duì)測(cè)量得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正;二是根據(jù)遠(yuǎn)場(chǎng)光屏上光斑半徑與焦距的關(guān)系使光屏上的小孔半徑也隨焦距變化而變化,以確保在測(cè)量過(guò)程中即使焦距變化也能使小孔的透過(guò)率恒定不變。根據(jù)修正后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到Z掃描曲線,并計(jì)算出晶體的三階非線性折射率系數(shù)及三階非線性吸收系數(shù),實(shí)驗(yàn)得到的測(cè)量曲線及計(jì)算數(shù)據(jù)基本與利用傳統(tǒng)Z掃描技術(shù)得到的結(jié)果保持一致,從而證明此方法切實(shí)可行,也對(duì)上述所說(shuō)潛在的研究提供了參考。2.對(duì)磁場(chǎng)與光在某些介質(zhì)中的相互作用進(jìn)行了深入分析討論,主要介紹了磁光折變效應(yīng)及磁光效應(yīng)中的磁致旋光效應(yīng)(法拉第效應(yīng))和磁光克爾效應(yīng),結(jié)合這兩種效應(yīng)我們猜想:若某一方向的偏振光,入射到位于磁場(chǎng)方向平行于介質(zhì)光軸方向的介質(zhì)中時(shí),由于磁場(chǎng)對(duì)非線性光學(xué)介質(zhì)的作用是也否會(huì)導(dǎo)致光偏振方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。根據(jù)此猜想設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)光路進(jìn)行研究觀察,利用馬赫-曾德干涉光路形成干涉光柵來(lái)進(jìn)行測(cè)量。由于此偏轉(zhuǎn)角非常小,加磁場(chǎng)后,只能觀察到前后兩副光柵是有差異的,但不明顯,且條紋移動(dòng)量太小,肉眼不易觀察到。經(jīng)研究,對(duì)實(shí)驗(yàn)光路進(jìn)行改良,在馬赫-曾德干涉光路中用楔形棱鏡代替其中的一個(gè)反射鏡,利用楔形棱鏡前后表面的反射,使光路中同時(shí)存在一強(qiáng)一弱兩副干涉光柵,兩光柵之間存在著微小的夾角,于是生成了一副莫爾條紋,就可以進(jìn)一步放大光柵線的移動(dòng)。再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀測(cè),確實(shí)觀察到了莫爾條紋的移動(dòng),驗(yàn)證了猜想。只是具體的數(shù)值計(jì)算還有待進(jìn)一步分析。3.對(duì)Kramers-Kronig色散關(guān)系進(jìn)行了討論,并基于此關(guān)系討論了折射率與吸收系數(shù)(或消光系數(shù))之間的關(guān)系。我們首先測(cè)量了樣品不同摻雜濃度及不同光軸方向的透過(guò)率光譜,根據(jù)朗伯-比爾定律計(jì)算了其對(duì)應(yīng)的吸收系數(shù)曲線。再根據(jù)Kramers-Kronig關(guān)系,計(jì)算得到其折射率曲線及消光系數(shù)曲線。從計(jì)算結(jié)果看,經(jīng)計(jì)算得到的介質(zhì)的光學(xué)常數(shù)與用其他測(cè)量?jī)x器或測(cè)量技術(shù)得到的結(jié)果基本一致。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O734

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本文編號(hào)：2527171