[發明專利]一種時域泵浦探測的光學延遲掃描裝置及方法

有效

• 申請號: 201210449972.X
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN102954839A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 陳堅;吳周令
• 申請（專利權）人: 合肥知常光電科技有限公司
• 主分類號: G01J3/06
• 分類號: G01J3/06;G01N21/17;G01N21/01
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 金凱

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技術領域

本發明涉及時域泵浦探測領域，具體是一種時域泵浦探測的光學延遲掃描裝置及方法。

背景技術

近年來，隨著超快激光技術的快速發展，時域泵浦探測（Time-resolved-pump-probe）技術越來越受到人們的重視。時域泵浦探測技術通常是將一束脈沖激光分為一束較強的泵浦光和一束較弱的探測光。其中，泵浦光與待測樣品相互作用，引起樣品的變化；樣品的變化通過探測光來檢測。根據檢測結果，可以獲得樣品的信息。這一技術在太赫茲時域光譜分析和成像檢測領域、分子和電子動力學分析檢測等領域都得到了廣泛的應用。

在時域泵浦探測中，通常是通過改變泵浦光路和探測光路之間的光程差（即進行光學延遲掃描）來獲得時域信號。因此，光學延遲掃描范圍是時域泵浦探測中一個重要的參數，光學延遲掃描范圍越大，可觀察的時域范圍也就越大。并且，在一些時域光譜檢測中，如太赫茲光譜檢測，時域范圍也決定了光譜在頻域上的分辨率。時域范圍越大，在頻域上的分辨率越高。

一般常用的光學延遲掃描裝置如圖1所示，主要由線性平移臺1和光學反射鏡組2組成。光學反射鏡組2放置于線性平移臺1上，并且其激光入射/出射方向與線性平移臺1移動方向一致。從激光光源發出的光束被分光裝置3分為兩路，其中一路經過光學延遲掃描裝置。進行光學延遲掃描時，兩路光之間的光程差隨平移臺的移動距離線性地改變。這種方法結構簡單，但是，光學延遲掃描范圍受到了平移臺的移動范圍的限制。在設計開發時域泵浦探測的儀器設備時，通常需要采用有一定行程的平移臺來保證時域掃描范圍達到要求。這就極大地限制了儀器設備向小型化、輕便化發展，也不利于降低成本。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種時域泵浦探測的光學延遲掃描裝置及方法，本裝置在進行時域泵浦探測時，同時對泵浦光束和探測光束進行光學延遲掃描，解決了時域泵浦探測中光學延遲掃描范圍受線性平移臺移動范圍限制的問題，大幅降低對線性平移臺行程的要求，或者在線性平移臺行程不變的情況下，大幅提高光學延遲掃描范圍。

本發明的技術方案為：

一種時域泵浦探測的光學延遲掃描裝置，包括線性平移臺和反射鏡組，所述的反射鏡組包括有設置于線性平移臺上的背靠背設置的泵浦光反射鏡組和探測光反射鏡組，即泵浦光反射鏡組的光入射方向與探測光反射鏡組的光出射方向一致，且兩者設置方向均保證其光入射或出射方向與線性平移臺的移動方向一致。

所述的光學延遲掃描裝置還包括有順次設置于泵浦光反射鏡組前端的泵浦光偏振分光裝置和泵浦光1/4波片，設置于泵浦光反射鏡組后端的第二泵浦光反射裝置，順次設置于探測光反射鏡組前端的探測光偏振分光裝置和探測光1/4波片，設置于探測光反射鏡組后端的第二探測光反射裝置。

所述的泵浦光偏振分光裝置的前端設置有第一泵浦光反射裝置；所述的探測光偏振分光裝置的前端設置有第一探測光反射裝置。

所述的泵浦光反射鏡組為M+1個，且相鄰的兩個泵浦光反射鏡組中的一個的出射端和另一泵浦光反射鏡組的入射端相互對應，M為大于等于0的偶數，首端的泵浦光反射鏡組位于泵浦光1/4波片后端，末端泵浦光反射鏡組位于第二泵浦光反射裝置的前端，且奇數位的泵浦光反射鏡組設置于所述的線性平移臺上，偶數位的泵浦光反射鏡組設置于線性平移臺外；所述的探測光反射鏡組為M+1個，且相鄰的兩個探測光反射鏡組中的一個的出射端和另一探測光反射鏡組的入射端相互對應，M為大于等于0的偶數，首端探測光反射鏡組位于探測光1/4波片的后端，末端探測光反射鏡組位于第二探測光反射裝置的前端，且奇數位的探測光反射鏡組設置于所述的線性平移臺上，偶數位的探測光反射鏡組設置于線性平移臺外。

所述的第一泵浦光反射裝置、第二泵浦光反射裝置、第一探測光反射裝置和第二探測光反射裝置均選用激光高反鏡。

一種時域泵浦探測的光學延遲掃描方法，包括以下步驟：

（1）、泵浦光束依次經過泵浦光偏振分光裝置和泵浦光1/4波片后入射到放置于線性平移臺上的泵浦光反射鏡組，泵浦光為線偏振光，偏振方向設置為對偏振分光裝置處于透射狀態，然后經由泵浦光反射鏡組出射的泵浦光束入射到第二泵浦光反射裝置上，且泵浦光反射鏡組的光入射或出射方向與線性平移臺的移動方向一致，最后經第二泵浦光反射裝置反射后的泵浦光束沿原路返回，再次經過泵浦光反射鏡組、泵浦光1/4波片和泵浦光偏振分光裝置，并從泵浦光偏振分光裝置的反射端輸出；?