[發明專利]泵浦光與信號光同步斬波、信號光分區記錄的泵浦-探測光譜的方法及實現裝置

有效

• 申請號: 201210173446.5
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN102661795A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 楊慶鑫;林珊;何興;劉偉龍;劉玉強;張大勇;楊延強
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/42;G01J3/02;G02B27/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張果瑞

技術領域

本發明涉及泵浦光與信號光同步斬波、信號光分區記錄的泵浦-探測光譜的方法及實現裝置，屬于光學領域。

背景技術

泵浦-探測技術是通過改變泵浦光與探測光脈沖之間到達樣品時間的間隔，記錄不同時間延遲下探測光通過樣品后信號光的變化，從而研究樣品中時間分辨的光誘導物性變化規律。在常規的泵浦-探測技術中，由于記錄的是探測光在泵浦光作用前后的相對變化量，所以泵浦-探測技術是有背景探測，當激光輸出能量有低頻起伏時(比如，飛秒激光泵浦-探測技術中，當探測光為晶體產生的白光時，白光的穩定性與激光能量相關，易有起伏)，也就是背景有起伏時，相鄰兩個信號，即有泵浦光作用和無泵浦光作用的信號就會有較大的隨機起伏引起的背景差異，這會給測量結果帶來較大偶然誤差，即使采取多次曝光累加的方法也無法在根本上避免這種偶然誤差，并且相應地實驗過程則需要更長時間。

發明內容

本發明目的是為了解決有背景探測的泵浦-探測技術當激光輸出能量有低頻起伏時，測量結果中的偶然誤差無法在根本上避免的問題，提供了一種泵浦光與信號光同步斬波、信號光分區記錄的泵浦-探測光譜的方法及實現裝置。

本發明所述泵浦光與信號光同步斬波、信號光分區記錄的泵浦-探測光譜的方法為：

光學斬波器的偶數孔作遮光處理；

同步輸入泵浦光和探測光作為泵浦-探測光譜的光源；

先利用經遮光處理后的光學斬波器將延遲t時刻的泵浦光的重復頻率減半；

然后，泵浦光和探測光依次入射樣品，輸出信號光；

再利用分束器和經遮光處理后的光學斬波器將所述信號光按奇數脈沖與偶數脈沖分開，形成有泵浦光作用和無泵浦光作用兩束信號光，兩束信號光分別經光纖收集、成像單色儀分光后入射到成像CCD上下兩個區域，經成像CCD單次或多次曝光后同步獲取有泵浦光譜信號光譜和無泵浦光譜信號光譜。

所述泵浦光與信號光同步斬波、信號光分區記錄的泵浦-探測光譜的方法的實現裝置，它包括樣品、經遮光處理的光學斬波器、第一泵浦光全反射鏡、第二泵浦光全反射鏡、第三泵浦光全反射鏡、光學延遲組、二向分色鏡、第一探測光全反鏡、第二探測光全反鏡、信號光全反鏡、半反鏡、第一耦合透鏡、第二耦合透鏡、第一光纖頭、第二光纖頭、尾纖合并耦合裝置和CCD成像光譜儀，CCD成像光譜儀由成像單色儀和成像CCD構成，

泵浦光經第一泵浦光全反射鏡反射后輸出反射后泵浦光，反射后泵浦光經光學延遲組后輸出延遲后泵浦光，延遲后泵浦光再經第二泵浦光全反射鏡反射后入射至經遮光處理的光學斬波器，經遮光處理的光學斬波器輸出重復頻率減半泵浦光，重復頻率減半泵浦光經第三泵浦光全反射鏡和二向分色鏡兩次反射后共線入射至樣品；

與泵浦光同時發出的探測光經第一探測光全反鏡和第二探測光全反鏡兩次全反射后輸出反射后探測光，反射后探測光透射二向分色鏡后共線入射至樣品；

樣品輸出的信號光經半反鏡分成兩路，輸出一路反射信號光和一路透射信號光，經遮光處理的光學斬波器的奇數孔位置輸出有泵浦光作用的信號光，經遮光處理的光學斬波器的偶數孔位置輸出無泵浦光作用的信號光，

有泵浦光作用的信號光經第一耦合透鏡入射至第一光纖頭，

無泵浦光作用的信號光經第二耦合透鏡入射至第二光纖頭，

第一光纖頭和第二光纖頭輸出的信號光經尾纖合并耦合裝置后輸出，并經過成像單色儀入射至成像CCD，成像CCD的上半部分顯示有泵浦光作用信號光的光譜，成像CCD的下半部分顯示無泵浦光作用信號光的光譜。

本發明的優點：本發明采用了泵浦光與信號光同步斬波、信號光分區記錄的技術，利用遮光處理后的光學斬波器將泵浦光的重復頻率減半，從而使相鄰信號脈沖分別為有泵浦光作用輸出和無泵浦光作用輸出，再利用分束器和斬波器將信號光按奇數脈沖與偶數脈沖分開，形成有泵浦光作用和無泵浦光作用兩束信號光，分別經光纖收集，單色儀分光，入射到成像CCD上下兩個區域，經CCD單次或多次曝光后同步獲取有泵浦光譜信號和無泵浦光譜信號。

本方法適用性：重復頻率低于幾千赫茲的脈沖激光作為泵浦光和探測光；所用脈沖激光的脈寬為納秒、皮秒和飛秒量級；信號光為探測光經過樣品形成的反射光、透射光、衍射光、或二次諧波。

本發明與常規的泵浦-探測光譜方法相比，本方法的優點是：操作簡單，適用于任何成像CCD，不受CCD響應速度和曝光時間限制，有效抑制了低頻激光光強起伏與環境雜散光引起的測量噪聲，極大地提高了測量精度。

附圖說明