用于多轴旋转各向异性第二谐波产生实验的自动化极化旋转

旋转各向异性第二谐波产生（RA-SHG）是一种用于探测凝聚态系统对称性的非线性光学技术。测量SHG介导张量对一个或多个外部参数（如应变、场、温度或时间延迟）的依赖，是探索量子材料复杂相态的强大方法。实验上，提取关于SHG介导张量的最大信息需要测量S偏振和P偏振的输入与输出组合，这自然涉及在数据收集期间旋转偏振器。对于多轴实验，这一过程一直备受挑战，因为通常需要人工操作。自动化这一过程可消除人工限制，减少因低频噪声引起的不确定性，并扩展可收集的多轴数据类型的范围；然而，这在实验装置的几何约束下仍然困难。本文我们设计并实现了一种低成本、高保真度的自动化偏振旋转器，用于多轴RA-SHG实验。该偏振旋转器利用电气 slip ring 将电力传递给旋转RA-SHG光学装置，并使用微型步进电机执行偏振旋转。我们在非中心对称半导体GaAs中进行时间分辨RA-SHG测量，演示了该自动化系统。在上述多轴测量中，该自动化系统允许数据在更长时间内平均，极大加快了数据收集速度，并扩展了装置的测量能力。最终这为使用多个可调外部参数探索量子材料开辟了新前沿。