双色、微区反射式瞬态光谱测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及瞬态光谱测试技术领域，尤其涉及材料特定能级载流子寿命测试的情况。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的迅速发展，特别是飞秒激光的广泛应用，研究物理学、材料学、生物学及其相关交叉学科新领域中的瞬态过程已成为探测半导体内部电子结构乃至有机分子内部结构的有效手段。如:对半导体带边附近自由载流子寿命的探测、耦合材料体系的能量转移过程、光合系统能量转移过程等的研究都必须获得其瞬态光学响应，进而得到微观系统随时间演化的直接信息。传统的时间分辨栗浦-探测系统，栗浦和探测光在空间上一般是非共线传播，通常通过空间滤波来选择性地实现对探测光的测量，或者可进一步地通过偏振消光来实现对栗浦光杂散光的进一步滤除，以提高信噪比。同时，传统的栗浦-探测技术使用的栗浦与探测光波长相同，或者利用倍频晶体对其中一束光进行倍频实现双色测量，亦或使用光学参量振荡器或者放大器的输出光作为栗浦光或探测光的其中一束来实现双色测量。这使得栗浦光和探测光的激发波长(能量)无法分别独立、任意调谐，不能实现对材料中多激发态和耦合材料体系特定能级的瞬态动力学过程的研究测试，应用受到局限，无法全面的研究物质的特性。
【发明内容】
[0003]鉴于上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种双色、微区反射式瞬态光谱测量系统，具有结构简单和成本低廉的优点，解决栗浦光和探测光不能独立调谐波长的双色瞬态光谱测量问题。
[0004]为解决上述问题，本发明为一种波长可任意调谐的双色、微区反射式瞬态光谱测量系统，包括:
[0005]—掺钛蓝宝石飞秒脉冲激光器；
[0006]—超连续白光产生套件，其位于掺钛蓝宝石飞秒脉冲激光器的输出光路上；
[0007]—宽带1/2波片，其位于超连续白光产生套件的光路上；
[0008]—偏振分光棱镜，其位于宽带1/2波片的光路上；
[0009]—第一带通滤光片，其位于偏振分光棱镜的反射光路上；
[0010]一第一反射镜，其位于第一带通滤光片的光路上，形成一预定夹角；
[0011]—第一分光棱镜，其位于第一反射镜的反射光路上；
[0012]—第二分光棱镜，其位于第一分光棱镜的反射光路上；
[0013]—第一显微物镜，其位于第二分光棱镜的反射光路上；
[0014]一光斑监视系统，其位于第一显微物镜的光路上，光斑监视系统中放有样品，并内置CCD摄像头和监视器，用于精确监控栗浦束光斑与探测束光斑的重合度以及它们在样品上的位置；
[0015]—长波通滤光片，其位于第二分光棱镜的透射光路上；
[0016]一凸透镜，其位于长波通滤光片的光路上；
[0017]一光电探测器，其位于凸透镜的光路上；
[0018]—斩波器，其位于偏振分光棱镜透射光路上；
[0019]—第二带通滤光片，其位于斩波器的光路上；
[0020]—电控平移台，该电控平移台的入光口 I接收第二带通滤光片通过的光；
[0021]—第二反射镜，其接收电控平移台出光口 2发出的光，并将电控平移台出光口 2发出的光反射到第一分光棱镜上。
[0022]从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果:
[0023](I)具有对栗浦光和探测光波长分别独立可调的能力；
[0024](2)具有栗浦光和探测光共线的特点，经显微物镜聚焦后，二者重合至样品同一点，简化了栗浦光与探测光空间重合要求的调节步骤。
【附图说明】
[0025]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施为例，并参照附图，对本发明进一步详细说明，其中:
[0026]图1为根据本发明双色、微区反射式瞬态光谱测试系统的示意图。
【具体实施方式】
[0027]请参阅图1所示，本发明提供一种波长可任意调谐的双色、微区反射式瞬态光谱测量系统，包括:
[0028]—掺钛蓝宝石飞秒脉冲激光器I，产生脉冲超连续白光；
[0029]—超连续白光产生套件2，其位于掺钛蓝宝石飞秒脉冲激光器I的输出光路上，通过超连续白光产生套件2江入射光调制成准直的非线性超连续白光，所述超连续白光产生套件2包括:依序排列在同一光路上的第二显微物镜21、非线性超连续白光光纤22和第三显微物镜23，使用显微物镜21将掺钛蓝宝石飞秒脉冲激光器输出激光耦合至非线性超连续白光光纤22中，产生脉冲超连续白光，使用显微物镜22将超连续白光准直。所述的第二显微物镜21和第三显微物镜23为相对设置，所述超连续白光产生套件2中的非线性超连续白光光纤22的入光口位于第二显微物镜21的焦点处，出光口位于第三显微物镜23的焦点处；
[0030]一宽带1/2波片3，其位于超连续白光产生套件2的光路上，通过旋转宽带1/2波片λ/2，改变白光的偏振方向；
[0031]—偏振分光棱镜4，其位于宽带1/2波片3的光路上，偏振分光棱镜4将光源分为两束偏振方向垂直的光，分别作为测试中的栗浦光(透射光)和探测光(反射光)，并调节二者功率比> 10:1 ;
[0032]—第一带通滤光片5，其位于偏振分光棱镜4的反射光路上对超连续白光进行滤波，选择所需求的特定波长单色光用于测试；
[0033]—第一反射镜6，其位于第一带通滤光片5的光路上，形成一预定夹角，所述第一反射镜6与第一带通滤光片5的光路形成的夹角为45度；
[0034]—第一分光棱镜7，其位于第一反射镜6的反射光路上，使栗浦光和探测光重新合为一束；
[0035]—第二分光棱镜8，其位于第一分光棱镜7的反射光路上，第二分光棱镜8将第一分光棱镜7反射过来的光反射到第一显微物镜9上；
[0036]—第一显微物镜9，其位于第二分光棱镜8的反射光路上，第一显微物镜9是50倍显微物镜，将栗浦和探测两束光聚焦至待测样品；
[0037]—光斑监视系统10，其位于第一显微物镜9的光路上，光斑监视系统10中放有样品，并内置CCD摄像头和监视器，用于精确监控栗浦束光斑与探测束光斑的重合度以及它们在样品上的位置，第一显微物镜9入射的光通过样品被反射，反射光通过第一显微物镜9，入射到第二分光棱镜8，通过第二分光棱镜8透射到长波通滤光片11 ；
[0038]—长波通滤光片11，其位于第二分光棱镜8的透射光路上，栗浦光在进入光电探测器13前被长波通滤光片11滤除杂散光；
[0039]一凸透镜12，其位于长通滤光片11的光路上，探测光透过长波通滤光片11，由凸透镜12聚焦至光电探测器13的感光面；
[0040]一光电探测器13，其位于凸透镜12的光路上，光聚焦至光电探测器13的感光面，实现对探测光反射光强度测量，光电探测器13将连接锁相放大器，进行信号采集，斩波器14为锁相放大器提供参考信号，探测的光电信号接入锁相放大器经滤波放大后，通过GPIB数据采集卡，最后送给计算机处理数据；
[0041]—斩波器14，其位于偏振分光棱镜4透射光路上，斩波器14对栗浦光进行斩波调制，并作为参考信号源引入锁相放大器，以放大被栗浦光调制的探测光强度的变化；
[0042]—第二带通滤光片15，其位于斩波器14的光路上，对超连续白光进行滤波，选择所需求的特定波长单色光用于测试；
[0043]—电控平移台16，该电控平移台16的入光口 I接收第二带通滤光片15通过的光，电控平移台16内部有两个相互垂直并且与光的入射面成45度角的反射镜组成的折返镜，可以保证通过电控平移台16的入射光和出射光在同一平面内并且平行，将滤光后的栗浦光引入电控平移台16上，由固定在电控平移台16上的折返镜反射回测试光路中，实现对栗浦光和探测光脉冲的时间延迟；
[0044]—第二反射镜17，其接收电控平移台16出光口 2发出的光，该第二反射镜17与电控平移台16出光口 2形成一预定夹角，并将电控平移台16出光口 2发出的光反射到第一分光棱镜7上，所述第二反射镜17与电控平移台16出光口 2形成的夹角为45度。
[0045]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种波长可任意调谐的双色、微区反射式瞬态光谱测量系统，包括: 一掺钛蓝宝石飞秒脉冲激光器； 一超连续白光产生套件，其位于掺钛蓝宝石飞秒脉冲激光器的输出光路上； 一宽带1/2波片，其位于超连续白光产生套件的光路上； 一偏振分光棱镜，其位于宽带1/2波片的光路上； 一第一带通滤光片，其位于偏振分光棱镜的反射光路上； 一第一反射镜，其位于第一带通滤光片的光路上，形成一预定夹角； 一第一分光棱镜，其位于第一反射镜的反射光路上； 一第二分光棱镜，其位于第一分光棱镜的反射光路上； 一第一显微物镜，其位于第二分光棱镜的反射光路上； 一光斑监视系统，其位于第一显微物镜的光路上，光斑监视系统中放有样品，并内置CCD摄像头和监视器，用于精确监控栗浦束光斑与探测束光斑的重合度以及它们在样品上的位置； 一长波通滤光片，其位于第二分光棱镜的透射光路上； 一凸透镜，其位于长波通滤光片的光路上； 一光电探测器，其位于凸透镜的光路上； 一斩波器，其位于偏振分光棱镜透射光路上； 一第二带通滤光片，其位于斩波器的光路上； 一电控平移台，该电控平移台的入光口 I接收第二带通滤光片通过的光； 一第二反射镜，其接收电控平移台出光口 2发出的光，并将电控平移台出光口 2发出的光反射到第一分光棱镜上。2.根据权利要求1所述的双色、微区反射式瞬态光谱测试系统，其中超连续白光产生套件包括:依序排列在同一光路上的第二显微物镜、非线性超连续白光光纤和第三显微物Ho3.根据权利要求2所述的双色、微区反射式瞬态光谱测量系统，其中所述的第二显微物镜和第三显微物镜为相对设置。4.根据权利要求2所述的双色、微区反射式瞬态光谱测量系统，其中超连续白光产生套件中的非线性超连续白光光纤的入光口位于第二显微物镜的焦点处，出光口位于第三显微物镜的焦点处。5.根据权利要求1所述的双色、微区反射式瞬态光谱测量系统，其中第一反射镜与第一带通滤光片的光路形成的夹角为45度。6.根据权利要求1所述的双色、微区反射式瞬态光谱测量系统，其中第二反射镜与电控平移台出光口 2形成的夹角为45度。
【专利摘要】一种波长可任意调谐的双色、微区反射式瞬态光谱测量系统，包括：一掺钛蓝宝石飞秒脉冲激光器、一超连续白光产生套件、一宽带1/2波片、一偏振分光棱镜、一第一带通滤光片、一第一反射镜、一第一分光棱镜、一第二分光棱镜、一第一显微物镜、一光斑监视系统、一凸透镜、一斩波器、一第二带通滤光片、一电控平移台和一第二反射镜上述部件分别位于对应的光路上。本发明具有结构简单和成本低廉的优点，解决泵浦光和探测光不能独立调谐波长的双色瞬态光谱测量问题。
【IPC分类】G01J3/28
【公开号】CN105092029
【申请号】CN201510212354
【发明人】闫腾飞, 牛秉慧, 高海霞, 李杭, 闫炜, 历巧巧, 张新惠
【申请人】中国科学院半导体研究所
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年4月29日