CN112924392A - 一种微区测量纳米材料光学增益系数的测量方法及测量***装置 - Google Patents

一种微区测量纳米材料光学增益系数的测量方法及测量***装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种微区测量纳米材料光学增益系数的测量方法及测量***装置，所述的测量方法包括：控制脉冲激光依次穿过凸透镜、小孔、柱面透镜和可调狭缝后形成条纹光斑，通过显微物镜使条纹光斑聚焦至待测纳米材料上；通过光学显微镜观察条纹光斑图像，并通过可调狭缝改变条纹光斑长度，分别测试不同长度的条纹光斑下的待测纳米材料的放大自发辐射光谱强度；根据放大自发辐射光谱强度与条纹光斑长度的曲线关系拟合得到待测纳米材料的光学增益系数。本申请可实现微区操作，可以获得更加精确的条纹光斑长度，条纹变化的步长更小，可获得更多指数区数据点，从而得到更加精确的光学增益系数。

Description

一种微区测量纳米材料光学增益系数的测量方法及测量*** 装置
技术领域
本申请属于光谱测量技术领域，涉及一种微区测量纳米材料光学增益系数的测量方法及测量***装置。
背景技术
近来，随着微电子技术的迅猛发展，器件的尺寸日益减小，人们对器件高性能的需求意味着必须提升芯片和电路的集成度。因此，超小尺寸的材料成为了当今材料科学的研究热点。特别地，随着纳米科学和纳米技术的不断发展，对高密度数据存储、光子集成以及高分辨率成像等的急迫需求，引起了对小型固态激光器，即一维或多维尺寸的物理尺寸与衍射极限相当或小于衍射极限的固态激光相当大的关注。包括纳米片，纳米线和量子点在内的纳米材料对于开发微米或纳米尺寸激光源至关重要。目前科学家们已经在这些纳米材料上实现了光泵浦甚至电泵浦的激光激射，而对纳米材料作为光增益介质材料的基本性质(光学增益系数)的理解和掌握则是理解并搞清纳米材料各种奇特光物理现象的基础，同时也为微纳光电器件的应用提供了依据。
随着纳米合成制备技术的发展和成熟，制备出纳米材料通常具有规则的形貌，高的晶体质量，相比于溶液法合成的多晶薄膜，其具有高光学增益性质，更适合作为光学增益介质。然而，目前对于材料的光学增益系数的测量有两种方法，一种是通过变条纹光斑的长度，拟合ASE强度得到光学增益系数；另外一种是瞬态透射谱法。上述两种方法对样品的大小以及衬底的透光度有要求。无法通过已有的方法测量纳米材料的光学增益系数。因此，如何获得纳米材料精确的光学增益系数是纳米材料测量技术中亟待解决的问题。
申请内容
针对现有技术存在的不足，本申请的目的在于提供一种微区测量纳米材料光学增益系数的测量方法及测量***装置，本申请提供的测量方法，可采用透射式和反射式测量方法，从而实现对透明和不透明衬底的光学增益系数测量。与现有的自由光路变条纹长度法相比，可实现微区操作，可以获得更加精确的条纹光斑长度，条纹变化的步长更小，可获得更多指数区数据点，从而得到更加精确的光学增益系数。
为达此目的，本申请采用以下技术方案：
第一方面，本申请提供了一种微区测量纳米材料光学增益系数的测量方法，所述的测量方法包括：
控制脉冲激光依次穿过凸透镜、小孔、柱面透镜和可调狭缝后形成条纹光斑，通过显微物镜使条纹光斑聚焦至待测纳米材料上；
通过光学显微镜观察条纹光斑图像，并通过可调狭缝改变条纹光斑长度，从而实现不同长度的条纹光斑下的待测纳米材料的放大自发辐射光谱强度的测试；
根据放大自发辐射光谱强度与条纹光斑长度的曲线关系拟合得到待测纳米材料的光学增益系数。
本申请提供的测量方法，可采用透射式和反射式测量方法，从而实现对透明和不透明衬底的光学增益系数测量。通过小孔将激光光束的边缘散射光卡掉，使激光光斑强度均匀；通过柱面透镜将圆形光斑转化为条纹光斑，通过可调狭缝调节条纹光斑的长度。通过选择不同焦距的凸透镜，改变凸透镜的位置以及调节可调狭缝的宽度，可以得到不同长度和宽度的条纹光斑，最后借助光学显微镜，精确测量和调控条纹光斑的长度和宽度。
与现有的自由光路变条纹长度法相比，采用光学显微镜，可实现微区操作，可以获得更加精确的条纹光斑长度，条纹变化的步长更小，可获得更多指数区数据点，从而得到更加精确的光学增益系数。与现有的自由光路变条纹长度法和瞬态透射谱法比，采用光学显微镜，可实现微区操作，获得纳米结构的光学增益系数。
需要说明的是：(1)本申请采用柱面透镜的目的在于将圆形光斑转化为条纹光斑，但不限于柱面透镜这一种透镜形式，能实现相同功能的其他类型光学元件同样可以用于本申请中；(2)在采集不同条纹光斑长度下的纳米材料的光谱强度时，采用的激光强度要选择合适的功率，该功率要使得到的光谱强度包含未出放大自发辐射时、刚出放大自发辐射和出放大自发辐射后三个阶段的光谱强度。
作为本申请一种优选的技术方案，所述的条纹光斑的一侧长边与待测纳米材料的一侧宽边对齐，条纹光斑的另一侧长边落在待测纳米材料表面。
作为本申请一种优选的技术方案，所述的条纹光斑图像在明场观察模式下进行。
优选地，通过光谱仪采集待测纳米材料的放大自发辐射光谱强度。
作为本申请一种优选的技术方案，所述的光学增益系数的计算公式为： I(Y)＝A[exp(GY)-1]。
其中，I(Y)为放大自发辐射光谱强度，A为与入射光光强成正比的系数，G 为光学增益系数，Y为条纹光斑长度。
作为本申请一种优选的技术方案，根据未发生放大自辐射饱和时的光谱强度进行拟合得到光学增益系数。
优选地，根据放大自发辐射光谱强度随条纹光斑长度呈指数增加时的数据进行拟合得到光学增益系数。
需要说明的是，本申请提供的测量方法存在两个阶段，分别为成像阶段和采谱阶段，当处于成像阶段时，撤去反射镜，脉冲激光依次穿过凸透镜、小孔、柱面透镜和可调狭缝后形成条纹光斑，条纹光斑经分束片分为两束，其中一束经显微物镜收集后照射至待测纳米材料表面，反射后形成的反射光进入光学显微镜并成像，在光学显微镜中观察条纹光斑的成像状态，通过调整可调狭缝改变条纹光斑的宽度，通过调整凸透镜和小孔的位置改变调为光斑的长度；当确认好合适的条纹光斑后，进入采谱阶段，加入反射镜，分束片分得的另一束光经反射镜反射后进入光谱仪进行采谱。
第二方面，本申请提供了一种微区测量纳米材料光学增益系数的测量***装置，所述的测量***装置包括沿光路方向依次设置的激光光源、凸透镜、小孔、柱面透镜、可调狭缝、显微物镜、待测纳米材料和光学显微镜，所述的柱面透镜用于将圆形光斑转化成条纹光斑，所述的可调狭缝用于调节条纹光斑的长度，所述的光学显微镜用于观察条纹光斑在待测纳米材料上的成像。
所述的测量***装置还包括光谱仪，所述的光谱仪用于接收来自显微物镜收集的光束并进行采谱。
在本申请中，所采用的激光光源是发出所需特定波长的脉冲光源，要求有足够的光强度，能量分布均匀且稳定，功率可调。本申请所述的可调狭缝用于调节条纹光斑的长度，可选地采用单向可调狭缝或双向可调狭缝，单向可调狭缝的结构简单，调节微分头后狭缝单侧移动，调节缝宽从而达到改变条纹光斑长度的目的。双向可调狭缝通过调节微分头，双向同步调节缝宽，确保光缝中心位置不变。
本申请采用光学显微镜的优势在于：通过光学显微镜观察条纹光斑的成像，可以在微区内精确调整条纹光斑的长度和宽度，从而实现微区操作，获得更加精确的条纹光斑长度，条纹变化的步长更小，获得更多指数区数据点，得到更加精确的光学增益系数。
作为本申请一种优选的技术方案，所述的测量***装置还包括沿光路方向依次设置的分束片和反射镜，所述的分束片位于可调狭缝和显微物镜之间，所述的分束片用于将来自可调狭缝产生的条纹光斑分为两束，其中一束由显微物镜收集，另一束由反射镜反射后进入光谱仪。
优选地，所述的反射镜和光谱仪之间设置有聚焦透镜。
本申请采用的分束片是一种镀膜玻璃，在光学玻璃表面镀上一层或多层薄膜，当一束光投射到镀膜玻璃上后，通过反射和折射，光束就被分为两束或更多束。分束片主要用于将入射光束分成具有一定光强比的透射光和反射光。在本申请中，分束片倾斜设置，便于把入射光分离成反射光和透射光两部分。
本申请提供的测量***装置存在两种工作状态，分别为成像阶段和采谱阶段，当处于成像阶段时，撤去反射镜，脉冲激光依次穿过凸透镜、小孔、柱面透镜和可调狭缝后形成条纹光斑，条纹光斑经分束片分为两束，其中一束经显微物镜收集后照射至待测纳米材料表面，反射后形成的反射光进入光学显微镜并成像，在光学显微镜中观察条纹光斑的成像状态，通过调整可调狭缝改变条纹光斑的宽度，通过调整凸透镜和小孔的位置改变调为光斑的长度；当确认好合适的条纹光斑后，进入采谱阶段，加入反射镜，分束片分得的另一束光经反射镜反射后进入光谱仪进行采谱。
作为本申请一种优选的技术方案，所述的激光光源和凸透镜之间还设置有滤光片。
优选地，所述的滤光片为中性密度滤光片。
本申请所述的中性密度滤光片，简称ND片，其作用是过滤光线。这种滤光作用是非选择性的，也就是说，ND片对各种不同波长的光线的减少能力是同等且均匀的，只起到减弱光线的作用。中性密度滤光片有多种密度可供选择，如ND2、ND4、ND8(分别需要增加一档、两档、三档曝光)，本申请对中性密度滤光片采用的密度等级不作具体要求和特殊限定，可选地，也可以采用中性密度滤光片组合使用。
作为本申请一种优选的技术方案，所述的柱面透镜的两侧分别为平面侧和凸面侧，所述的凸面侧朝向激光光源。
作为本申请一种优选的技术方案，所述的激光光源为脉冲激光光源。
所述***是指设备***、装置***或生产装置。
示例性地，本申请提供了一种微区测量纳米材料光学增益系数的测量方法，所述的测量方法具体包括如下步骤：
(Ⅰ)脉冲激光依次穿过滤光片、凸透镜和小孔后形成圆形光斑，圆形光斑经柱面透镜转化为条纹光斑，通过显微物镜使条纹光斑聚焦至待测纳米材料上，并通过显微镜观察条纹光斑在待测纳米材料表面的成像状态；
(Ⅱ)在明场观察模式下，确保条纹光斑完全落在待测纳米材料上，通过调节条纹光斑在待测纳米材料上的位置，确保条纹光斑的一侧长边与待测纳米材料的一侧宽边对齐，条纹光斑的另一侧长边落在待测纳米材料表面，通过光谱仪11采集待测纳米材料的放大自发辐射光谱强度；
(Ⅲ)调节可调狭缝，改变条纹光斑的长度，条纹光斑的长度从0.024mm 调整至0.361mm，分别为0.024mm、0.075mm、0.094mm、0.127mm、0.152mm、 0.177mm、0.224mm、0.292mm、0.334mm或0.361mm；重复步骤(Ⅱ)，分别测试不同长度的条纹光斑下的待测纳米材料的放大自发辐射光谱强度，根据未发生放大自辐射饱和时的放大自发辐射光谱强度与条纹光斑长度的曲线关系拟合得到不同长度的条纹光斑下的待测纳米材料的光学增益系数，即，根据放大自发辐射光谱强度I(Y)随条纹光斑长度Y呈指数增加时的数据进行拟合得到光学增益系数；
光学增益系数的计算公式为：I(Y)＝A[exp(GY)-1]；
其中，I(Y)为放大自发辐射光谱强度，A为与入射光光强成正比的系数，G 为光学增益系数，Y为条纹光斑长度。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
本申请提供的测量方法，可采用透射式和反射式测量方法，从而实现对透明和不透明衬底的光学增益系数测量。通过小孔将激光光束的边缘散射光卡掉，使激光光斑强度均匀；通过柱面透镜将圆形光斑转化为条纹光斑，通过可调狭缝调节条纹光斑的长度。通过选择不同焦距的凸透镜，改变凸透镜的位置以及调节可调狭缝的宽度，可以得到不同长度和宽度的条纹光斑，最后借助光学显微镜，精确测量和调控条纹光斑的长度和宽度。
与现有的自由光路变条纹长度法相比，采用光学显微镜，可实现微区操作，可以获得更加精确的条纹光斑长度，条纹变化的步长更小，可获得更多指数区数据点，从而得到更加精确的光学增益系数。与现有的自由光路变条纹长度法和瞬态透射谱法比，采用光学显微镜，可实现微区操作，获得纳米结构的光学增益系数。
附图说明
图1为本申请实施例1提供的测量***装置的结构示意图；
图2为本申请实施例2提供的条纹光斑的图像；
图3为本申请实施例2提供的不同长度的条纹光斑下采集到的光谱图；
图4为本申请实施例2提供的光谱强度与条纹光斑长度的关系图。
其中，1-滤光片；2-凸透镜；3-小孔；4-柱面透镜；5-可调狭缝；6-分束片； 7-显微物镜；8-待测纳米材料；9-反射镜；10-聚焦透镜；11-光谱仪。
具体实施方式
需要理解的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本领域技术人员理应了解的是，本发明中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本发明的主要申请点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型进可以自行增设布局，本发明对此不做特殊要求和具体限定。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种微区测量纳米材料光学增益系数的测量***装置，所述的测量***装置如图1所示，包括沿光路方向依次设置的激光光源、凸透镜2、小孔3、柱面透镜4、可调狭缝5、显微物镜7和光谱仪11，柱面透镜4用于将圆形光斑转化成条纹光斑，可调狭缝5用于调节条纹光斑的长度，光谱仪11用于接收来自显微物镜7收集的光束并进行采谱。测量***装置还包括光学显微镜(图中未示出)，光学显微镜用于观察条纹光斑在待测纳米材料8上的成像。
本实施例通过小孔3将激光光束的边缘散射光卡掉，使激光光斑强度均匀；通过选择不同焦距的凸透镜2，改变凸透镜2的位置以及调节可调狭缝5的宽度，可以得到不同长度和宽度的条纹光斑，最后借助光学显微镜，精确测量和调控条纹光斑的长度和宽度，可以获得更加精确的条纹光斑长度，条纹变化的步长更小，可获得更多指数区数据点，从而得到更加精确的光学增益系数。且得到的光学增益系数更加精确。本实施例采用的激光光源是发出所需特定波长的脉冲光源，要求有足够的光强度，能量分布均匀且稳定，功率可调。本实施例采用的可调狭缝5用于调节条纹光斑的长度，可选地采用单向可调狭缝5或双向可调狭缝5，单向可调狭缝5的结构简单，调节微分头后狭缝单侧移动，调节缝宽从而达到改变条纹光斑长度的目的。双向可调狭缝5通过调节微分头，双向同步调节缝宽，确保光缝中心位置不变。
测量***装置还包括沿光路方向依次设置的分束片6和反射镜9，分束片6 位于可调狭缝5和显微物镜7之间，分束片6用于将来自可调狭缝5产生的条纹光斑分为两束，其中一束由显微物镜7收集，另一束由反射镜9反射后进入光谱仪11。反射镜9和光谱仪11之间设置有聚焦透镜10。本实施例采用的分束片6是一种镀膜玻璃，在光学玻璃表面镀上一层或多层薄膜，当一束光投射到镀膜玻璃上后，通过反射和折射，光束就被分为两束或更多束。分束片6主要用于将入射光束分成具有一定光强比的透射光和反射光。在本实施例中，分束片6倾斜设置，便于把入射光分离成反射光和透射光两部分。
本实施例提供的测量***装置存在两种工作状态，分别为成像阶段和采谱阶段，当处于成像阶段时，撤去反射镜9，脉冲激光依次穿过凸透镜2、小孔3、柱面透镜4和可调狭缝5后形成条纹光斑，条纹光斑经分束片6分为两束，其中一束经显微物镜7收集后照射至待测纳米材料8表面，反射后形成的反射光进入光学显微镜并成像，在光学显微镜中观察条纹光斑的成像状态，通过调整可调狭缝5改变条纹光斑的宽度，通过调整凸透镜2和小孔3的位置改变调为光斑的长度；当确认好合适的条纹光斑后，进入采谱阶段，加入反射镜9，分束片6分得的另一束光经反射镜9反射后进入光谱仪11进行采谱。
激光光源和凸透镜2之间还设置有中性密度滤光片1。本实施例采用的中性密度滤光片1，简称ND片，其作用是过滤光线。这种滤光作用是非选择性的，也就是说，ND片对各种不同波长的光线的减少能力是同等且均匀的，只起到减弱光线的作用。中性密度滤光片1有多种密度可供选择，如ND2、ND4、ND8(分别需要增加一档、两档、三档曝光)，本实施例对中性密度滤光片1采用的密度等级不作具体要求和特殊限定，可选地，也可以采用中性密度滤光片1组合使用。
实施例2
本实施例提供了一种微区测量纳米材料光学增益系数的测量方法，采用实施例1提供的测量***装置测量纳米材料的光学增益系数，所述的测量方法具体包括如下步骤：
(Ⅰ)脉冲激光依次穿过滤光片1、凸透镜2和小孔3后形成圆形光斑，圆形光斑经柱面透镜4转化为条纹光斑，通过显微物镜7使条纹光斑聚焦至待测纳米材料8上，并通过显微镜观察条纹光斑在待测纳米材料8表面的成像状态；
(Ⅱ)在明场观察模式下，确保条纹光斑完全落在待测纳米材料8上，通过调节条纹光斑在待测纳米材料上的位置，确保条纹光斑的一侧长边与待测纳米材料8的一侧宽边对齐，条纹光斑的另一侧长边落在待测纳米材料8表面，通过光谱仪11采集待测纳米材料8的放大自发辐射光谱强度；
(Ⅲ)调节可调狭缝5，改变条纹光斑的长度，条纹光斑的长度从0.024mm 调整至0.361mm，分别为0.024mm、0.075mm、0.094mm、0.127mm、0.152mm、 0.177mm、0.224mm、0.292mm、0.334mm或0.361mm(如图2所示)；重复步骤(Ⅱ)，分别测试不同长度的条纹光斑下的待测纳米材料8的放大自发辐射光谱强度(如图3所示)，根据未发生放大自辐射饱和时的放大自发辐射光谱强度与条纹光斑长度的曲线关系拟合得到不同长度的条纹光斑下的待测纳米材料8 的光学增益系数，即，根据放大自发辐射光谱强度I(Y)随条纹光斑长度Y呈指数增加时的数据进行拟合得到光学增益系数(如图4所示，图中拟合线即为指数增长区域，采用这部分区域内的数据进行拟合得到光学增益系数的拟合线)；
光学增益系数的计算公式为：I(Y)＝A[exp(GY)-1]；
其中，I(Y)为放大自发辐射光谱强度，A为与入射光光强成正比的系数，G 为光学增益系数，Y为条纹光斑长度。
申请人声明，以上所述仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本申请的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种微区测量纳米材料光学增益系数的测量方法，其特征在于，所述的测量方法包括：
控制脉冲激光依次穿过凸透镜、小孔、柱面透镜和可调狭缝后形成条纹光斑，通过显微物镜使条纹光斑聚焦至待测纳米材料上；
通过光学显微镜观察条纹光斑图像，并通过可调狭缝改变条纹光斑长度，从而实现不同长度的条纹光斑下的待测纳米材料的放大自发辐射光谱强度的测试；
根据放大自发辐射光谱强度与条纹光斑长度的曲线关系拟合得到待测纳米材料的光学增益系数。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述的条纹光斑的一侧长边与待测纳米材料的一侧宽边对齐，条纹光斑的另一侧长边落在待测纳米材料表面。
3.根据权利要求1或2所述的测量方法，其特征在于，所述的条纹光斑图像在明场观察模式下进行；
优选地，通过光谱仪采集待测纳米材料的放大自发辐射光谱强度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的光谱测量方法，其特征在于，所述的光学增益系数的计算公式为：I(Y)＝A[exp(GY)-1]；
其中，I(Y)为放大自发辐射光谱强度，A为与入射光光强成正比的系数，G为光学增益系数，Y为条纹光斑长度。
5.根据权利要求1-4任一项所述的测量方法，其特征在于，根据未发生放大自辐射饱和时的光谱强度进行拟合得到光学增益系数；
优选地，根据放大自发辐射光谱强度随条纹光斑长度呈指数增加时的数据进行拟合得到光学增益系数。
6.一种微区测量纳米材料光学增益系数的测量***装置，其特征在于，所述的测量***装置用于进行权利要求1-5任一项所述的测量方法，所述的测量***装置包括沿光路方向依次设置的激光光源、凸透镜、小孔、柱面透镜、可调狭缝、显微物镜、待测纳米材料和光学显微镜，所述的柱面透镜用于将圆形光斑转化成条纹光斑，所述的可调狭缝用于调节条纹光斑的长度，所述的光学显微镜用于观察条纹光斑在待测纳米材料上的成像；
所述的测量***装置还包括光谱仪，所述的光谱仪用于接收来自显微物镜收集的光束并进行采谱。
7.根据权利要求6所述的测量***装置，其特征在于，所述的测量***装置还包括沿光路方向依次设置的分束片和反射镜，所述的分束片位于可调狭缝和显微物镜之间，所述的分束片用于将来自可调狭缝产生的条纹光斑分为两束，其中一束由显微物镜收集，另一束由反射镜反射后进入光谱仪；
优选地，所述的反射镜和光谱仪之间设置有聚焦透镜。
8.根据权利要求6或7所述的测量***装置，其特征在于，所述的激光光源和凸透镜之间还设置有滤光片；
优选地，所述的滤光片为中性密度滤光片。
9.根据权利要求6-8任一项所述的测量***装置，其特征在于，所述的柱面透镜的两侧分别为平面侧和凸面侧，所述的凸面侧朝向激光光源。
10.根据权利要求6-9任一项所述的测量***装置，其特征在于，所述的激光光源为脉冲激光光源。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113866105A (zh) * 2021-10-21 2021-12-31 沈阳仪表科学研究院有限公司 波长渐变滤光片自动测试***及其测试方法
CN117434035A (zh) * 2023-10-30 2024-01-23 上海频准激光科技有限公司 一种增益介质材料确定方法、电子设备及存储介质

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6081323A (en) * 1997-02-27 2000-06-27 The United States Of America As Represented By The Director Of The National Security Agency Measurement of Raman gain spectrum in optical fiber
JP2002202224A (ja) * 2001-01-05 2002-07-19 Sumitomo Electric Ind Ltd ラマン利得係数測定方法
JP2002250674A (ja) * 2001-02-23 2002-09-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ラマン増幅器の評価方法及び評価装置
CN101113949A (zh) * 2007-09-07 2008-01-30 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 微区光谱测量***
CN101241027A (zh) * 2008-03-18 2008-08-13 苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种测定光电器件微区光反射谱的方法及装置
CN101799419A (zh) * 2010-01-29 2010-08-11 山东大学 固体材料拉曼增益系数测量***及方法
CN201666874U (zh) * 2010-01-29 2010-12-08 山东大学 固体材料拉曼增益系数测量***
CN103344574A (zh) * 2013-06-27 2013-10-09 南京邮电大学 有机薄膜光增益性能测试装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6081323A (en) * 1997-02-27 2000-06-27 The United States Of America As Represented By The Director Of The National Security Agency Measurement of Raman gain spectrum in optical fiber
JP2002202224A (ja) * 2001-01-05 2002-07-19 Sumitomo Electric Ind Ltd ラマン利得係数測定方法
JP2002250674A (ja) * 2001-02-23 2002-09-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ラマン増幅器の評価方法及び評価装置
CN101113949A (zh) * 2007-09-07 2008-01-30 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 微区光谱测量***
CN101241027A (zh) * 2008-03-18 2008-08-13 苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种测定光电器件微区光反射谱的方法及装置
CN101799419A (zh) * 2010-01-29 2010-08-11 山东大学 固体材料拉曼增益系数测量***及方法
CN201666874U (zh) * 2010-01-29 2010-12-08 山东大学 固体材料拉曼增益系数测量***
CN103344574A (zh) * 2013-06-27 2013-10-09 南京邮电大学 有机薄膜光增益性能测试装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113866105A (zh) * 2021-10-21 2021-12-31 沈阳仪表科学研究院有限公司 波长渐变滤光片自动测试***及其测试方法
CN117434035A (zh) * 2023-10-30 2024-01-23 上海频准激光科技有限公司 一种增益介质材料确定方法、电子设备及存储介质
CN117434035B (zh) * 2023-10-30 2024-05-03 上海频准激光科技有限公司 一种增益介质材料确定方法、电子设备及存储介质

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