(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 202210992214.6 (22)申请日 2022.08.18 (71)申请人 南京信息 工程大学 地址 210032 江苏省南京市江北新区宁六 路219号 (72)发明人 李元元　王天杰　邱国荣　张璐　 常建华　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 王美章 (51)Int.Cl. G01N 21/25(2006.01) G01N 21/95(2006.01) G01N 21/63(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种原位应力调控二次谐波的测量装置及 测量方法 (57)摘要 本发明公开了一种原位应力调控二次谐波 的测量装置及测量方法， 装置包括功率调节与测 量模块、 显微成像模块、 应力施加模块以及信号 采集模块。 飞秒激光器输出的飞秒 激光作为激发 光， 经功率调节与测量模块调节激光功率及偏振 后通过二向色镜进入显微成像模块并将飞秒激 光聚焦到样品上； 样品安装在应力施加模块上， 实现对样品应力的定量施加； 样品的二次谐波信 号通过反射模式由显微成像模块中的物镜镜头 收集并经二向色镜进入信号采集模块； 信号采集 模块实现激发光的滤除并将二次谐波信号聚焦 进入光谱仪狭缝， 光谱仪与计算机连接， 完成应 力定量调控 下二次谐波信号收集。 本发明可原位 测量不同定量应力下的功率依赖和偏振依赖的 二次谐波信号。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 115266609 A 2022.11.01 CN 115266609 A 1.一种原位应力调控二次谐波的测量装置， 其特 征在于， 包括： 飞秒激光器 （1） ， 提供单色飞秒激光、 以及沿所述单色飞秒激光的光路上依次布置的功 率调节与测量模块、 二向色镜、 显微成像模块、 应力施加模块和信号采集模块； 飞秒激光器 （1） 输出的飞秒激光通过所述功率调节与测量模块 （2） 调节激光功率与偏 振后经所述二 向色镜 （3） 进入显微成像模块 （4） ， 显微成像模块 （4） 将激光聚焦到应力施加 模块 （5） 的样品上； 反射的二次谐波信号经显微 成像模块 （4） 收集之后依次经二向色镜 （3） 、 反射镜进入信号采集模块 （6） 进行不同应力下功率依赖的二次谐波信号的采集。 2.根据权利要求1所述的原位应力调控二 次谐波的测量装置， 其特征在于， 所述应力施 加模块 （5） 通过转接臂 （5 5） 固定在三维位移 平台上， 包括： 一维位移平台A、 一维位移平台B以及通过压片安装在所述一维位移平台A、 一维位移平 台B之间的柔 性衬底， 所述样品放置在柔 性衬底上。 3.根据权利要求1所述的原位应力调控二 次谐波的测量装置， 其特征在于， 所述功率调 节与测量模块包括： 第一半波片、 偏振片、 折叠镜和功率计， 通过第一半波片和偏振片实现 激光功率与偏振的调节， 通过折叠镜与功率计实现激光功率的测 量， 从而实现功率依赖二 次谐波的测量。 4.根据权利要求3所述的原位应力调控二 次谐波的测量装置， 其特征在于， 所述折叠镜 为银镜安装在折叠 镜架上， 通过抬起 折叠镜 （23） 将光引入功率计 （24） 进行功率的测量。 5.根据权利要求2所述的原位应力调控二 次谐波的测量装置， 其特征在于， 所述显微成 像模块包括： 物镜镜头、 薄膜分束镜、 第一透镜、 成像CCD以及照明光源， 其中， 通过物镜镜头 进行激光的聚焦与二次谐波信号的收集， 物镜镜头固定在所述三维位移平台上； 通过薄膜 分束镜分光经第一透 镜进入成像C CD， 实现激光 光斑的成像与对准。 6.根据权利 5要求所述的一种原位应力调控二 次谐波的测量装置， 其特征在于， 所述信 号采集模块 （6） 通过滤光片 （61） 将飞秒 激光器 （1） 的激发光信号滤除， 通过第二透镜 （62） 将 二次谐波信号聚焦于光谱仪狭缝， 光谱仪与计算机连接进行二次谐波光谱的采集。 7.根据权利 6要求所述的一种原位应力调控二 次谐波的测量装置， 其特征在于， 还包括 插设在薄膜分束镜和物镜镜头 之间光路上的第二半波片 （8） 、 以及 插设在所述反射镜 （7） 和 滤光片 （61） 之间光路上的检偏片 （9） 。 8.一种基于权利要求6所述原位应力调控二次谐波的测量装置的测量方法， 其特征在 于， 飞秒激光器产生的单色飞秒激光首先进入功率调节与测量模块 （2） 进行功率和偏振的 调节， 通过调节第一半波片 （21） 相对偏振片 （22） 的角度来进行功率的调节， 通过折叠镜 （23） 将激光引入功率计来进行功率的测量， 从而进行应力调控下功率依赖的二次谐波测 量； 显微成像模块 （4） 通过物镜镜头 （44） 将激光聚焦于应力施加模块 （5） 中的样品 （51） 表 面， 物镜镜头 （44） 固定在三维位移 平台上； 薄膜分束镜 （41） 将一部分光通过第一透镜 （42） 聚焦后引入成像CCD， 成像CCD与计算机 连接， 实现激光 光斑的成像与对准， 配合照明光源 （45） 实现样品 （51） 的观察； 调节一维位移平台之间的距离实现对柔性衬底 （52） 的弯 曲从而给样品 （51） 施加上单 轴拉伸应力；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115266609 A 2调节三维位移平台， 调整样品 （51） 在空间的位置， 从而实现样品与激光的对准； 样品 （51） 表面反射的二次谐波信号经物镜镜头 （44） 进入二向色镜 （3） ， 透过二向色镜 （3） 的二次 谐波信号经反射镜 （7） 进入信号采集模块 （6） ； 信号采集模块 （6） 中的滤光片 （61） 将激发光滤除仅二次谐波信号通过， 通过第二透镜 （62） 提高采集效率将二次谐波信号聚焦于光谱仪入口狭缝， 光谱仪与计算机连接从而获得 二次谐波的光谱。 9.根据权利要求8所述原位应力调控二 次谐波的测量装置的测量方法， 其特征在于， 光 路中插入第二半波片 （8） 、 检偏片 （9） 可与功 率调节与测量模块 （2） 联合， 在不转动样品的情 况下， 通过调节第二半波片 （8） 相 对偏振片 （22） 的角度进行应力调控下偏振依赖的二次谐 波信号的收集。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115266609 A 3