[發(fā)明專利]上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨光譜的測(cè)量方法和測(cè)量裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810061986.8
• 申請(qǐng)日: 2008-06-10
• 公開（公告）號(hào): CN101294901A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董寧;曲廣媛;郭海;余飛鴻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/63
• 分類號(hào): G01N21/63
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 周烽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測(cè)量光譜的方法，具體地，涉及一種測(cè)量上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨光譜的方法，同時(shí)，本發(fā)明還涉及測(cè)量上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨光譜的測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

上轉(zhuǎn)換是指將兩個(gè)或兩個(gè)以上的低能光子轉(zhuǎn)換成一個(gè)高能光子的過程，一般特指將紅外光轉(zhuǎn)換成可見光的現(xiàn)象，其特點(diǎn)是所吸收的光子能量低于所發(fā)射的光子能量。由于上轉(zhuǎn)換發(fā)光牽涉到多光子過程，其與一般的下轉(zhuǎn)換發(fā)光不同，發(fā)光信號(hào)與泵浦的脈沖激光的脈沖寬度、頻率、強(qiáng)度都有很大關(guān)系。

目前對(duì)上轉(zhuǎn)換發(fā)光的研究仍然集中在對(duì)連續(xù)激光泵浦后的光譜分析上，對(duì)材料內(nèi)部能級(jí)結(jié)構(gòu)的分析仍然很不足。我們?cè)O(shè)計(jì)了高速可調(diào)的脈沖電流源來驅(qū)動(dòng)大功率半導(dǎo)體激光器，通過對(duì)激發(fā)脈沖的寬度、頻率、功率的調(diào)節(jié)，測(cè)量發(fā)光材料在不同脈沖激光激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度隨波長(zhǎng)和時(shí)間的分布，可以深入的分析動(dòng)力學(xué)過程，了解材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面的信息，是研究光電材料內(nèi)部物理機(jī)理，探索新材料的一種重要方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨光譜的測(cè)量方法和測(cè)量裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨光譜的測(cè)量方法，包括以下步驟：

(1)過高速可調(diào)脈沖驅(qū)動(dòng)電源泵浦半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生脈沖激光；

(2)脈沖激光激發(fā)樣品產(chǎn)生上轉(zhuǎn)換發(fā)光，經(jīng)單色儀分光后被光電倍增管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；

(3)單色儀進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，同時(shí)鎖定放大器對(duì)電信號(hào)進(jìn)行鎖定放大，經(jīng)記錄得到上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨靜態(tài)光譜；

(4)單色儀固定波長(zhǎng)，通過數(shù)字示波器同時(shí)監(jiān)測(cè)脈沖激光信號(hào)和光電倍增管信號(hào)，得到上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨動(dòng)態(tài)光譜。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，激發(fā)樣品產(chǎn)生上轉(zhuǎn)換發(fā)光的脈沖激光重復(fù)頻率、脈沖寬度、幅度均可調(diào)。

一種上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨光譜的測(cè)量裝置，它包括可調(diào)脈沖驅(qū)動(dòng)大功率半導(dǎo)體激光器、單色儀、光電倍增管、鎖定放大器、數(shù)字示波器、大功率高速脈沖驅(qū)動(dòng)源、控制器和計(jì)算機(jī)。其中，大功率高速脈沖驅(qū)動(dòng)源、大功率半導(dǎo)體激光器、單色儀和光電倍增管依次相連，鎖定放大器和數(shù)字示波器分別與光電倍增管相連，控制器分別與大功率高速脈沖驅(qū)動(dòng)源、單色儀、鎖定放大器和數(shù)字示波器相連，計(jì)算機(jī)與控制器相連。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明解決了不同激發(fā)條件下上轉(zhuǎn)換發(fā)光瞬態(tài)信號(hào)的探測(cè)困難；采用鎖定放大器直接采集時(shí)間分辨靜態(tài)光譜，較常規(guī)的光譜測(cè)量方法大大提高了靈敏度，同時(shí)也加快了測(cè)量光譜的速度；鎖定放大器和數(shù)字示波器都是實(shí)驗(yàn)室常規(guī)設(shè)備，可以充分利用已有設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨光譜的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是不同激發(fā)脈沖寬度下的Y₂O₃:Er，Yb納米材料的上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨靜態(tài)光譜圖；

圖3是Y₂O₃:Er，Yb納米材料的上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨動(dòng)態(tài)光譜圖。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加明顯。

如圖1所示，本發(fā)明的上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨光譜的測(cè)量裝置包括可調(diào)脈沖驅(qū)動(dòng)大功率半導(dǎo)體激光器、單色儀、光電倍增管、鎖定放大器、數(shù)字示波器、大功率高速脈沖驅(qū)動(dòng)源、控制器和計(jì)算機(jī)。其中，大功率高速脈沖驅(qū)動(dòng)源、大功率半導(dǎo)體激光器、單色儀和光電倍增管依次相連，鎖定放大器和數(shù)字示波器分別與光電倍增管相連，控制器分別與大功率高速脈沖驅(qū)動(dòng)源、單色儀、鎖定放大器和數(shù)字示波器相連，計(jì)算機(jī)與控制器相連。

大功率高速脈沖驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)大功率半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生可控脈沖激光，經(jīng)單色儀分光后被光電倍增管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；單色儀波長(zhǎng)掃描結(jié)合鎖定放大器放大信號(hào)得到上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨光譜；單色儀固定波長(zhǎng)結(jié)合數(shù)字示波器監(jiān)測(cè)得到特定躍遷的動(dòng)態(tài)光譜信號(hào)；；計(jì)算機(jī)和控制器對(duì)單色儀掃描過程進(jìn)行控制、對(duì)鎖定放大器和數(shù)字示波器輸出信號(hào)進(jìn)行采集。

如圖1所示，本發(fā)明的上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨光譜的測(cè)量方法包括以下步驟：

(1)過高速可調(diào)脈沖驅(qū)動(dòng)電源泵浦半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生脈沖激光；

(2)脈沖激光激發(fā)樣品產(chǎn)生上轉(zhuǎn)換發(fā)光，經(jīng)單色儀分光后被光電倍增管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；

(3)單色儀進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，同時(shí)鎖定放大器對(duì)電信號(hào)進(jìn)行鎖定放大，經(jīng)記錄得到上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨靜態(tài)光譜；

(4)單色儀固定波長(zhǎng)，通過數(shù)字示波器同時(shí)監(jiān)測(cè)脈沖激光信號(hào)和光電倍增管信號(hào)，得到上轉(zhuǎn)換時(shí)間分辨動(dòng)態(tài)光譜。