[實用新型]一種雙色飛秒激光共線抽運探測熱反射裝置

有效

• 申請號: 201220218647.8
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN202583052U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 祝捷;朱麗丹;孫方遠;唐大偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G02B27/28
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周長興

技術領域

本實用新型屬于固體熱導率測試技術，尤其涉及一種雙色飛秒激光共線抽運探測熱反射裝置。

背景技術

薄膜材料已廣泛地運用于微電子、光電子等領域，而這些微器件在工作時將產生極高的熱流密度，熱堆積將直接影響到此類器件的工作效率以及可靠性。解決上述微器件散熱問題極為迫切，這需要對組成上述微器件的薄膜材料熱輸運性質進行準確表征，以便揭示其熱輸運機理。在研究超快熱力學過程，常常需要借助超短脈沖激光抽運-探測技術。在傳統的超短激光脈沖抽運探測系統中，一般用一束水平(或垂直)的激光抽運，用另外一束偏振方向恰好相反的光束探測，兩束光以一定夾角入射，或者兩束光共線入射，因此需要加入非線性晶體實現抽運光與探測光的分離；用光電探測器接收探測光，將信號傳輸給鎖相放大器。然而，現有的非線性晶體的光消除效率僅為10^-3至10^-4，信噪比極低。現有技術中由于單波長抽運探測系統的低信噪比，則對抽運光與探測光的光路系統要求極高，使得系統結構復雜和操作不方便。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種雙色飛秒激光共線抽運探測熱反射裝置，以解決現有技術中存在的問題。

為實現上述目的，本實新型提供的雙色飛秒激光共線抽運探測熱反射裝置，包括：

一偏振輸出脈沖激光器；

將脈沖激光的偏振方向進行旋轉的第一波片，置于偏振輸出脈沖激光器的光路上；

將偏振方向旋轉的脈沖激光分成偏振方向互相垂直的兩激光束的第一分光器件，該兩束激光分別為水平方向偏振的抽運激光束和垂直方向偏振的探測激光束；

接收并調制透射的水平方向偏振的激光束并輸出調制激光束的電光調制器；

接收并反射電光調制器透射的調制激光束并將該調制激光束進行偏轉的第一反射鏡；

接收并聚焦第一反射鏡反射的激光束的第一聚焦透鏡；

將第一聚焦透鏡聚焦的激光束生成二次諧波激光束的倍頻晶體；

接受并聚焦倍頻晶體投射的二次諧波激光束的第二聚焦透鏡；

將第二聚焦透鏡透射的二次諧波激光束中未倍頻的激光濾除并形成抽運激光束的第一濾光片；

擴大探測激光束直徑的擴束器，置于第一分光器件與第二反射鏡之間的光路上；

接受并反射被擴束的探測激光束并將被擴束的探測激光束進行偏轉的第二反射鏡；

接受第二反射鏡入射的探測激光束并反射與入射的探測激光束平行的探測激光束的平行光反射鏡；

由外部計算機控制可移動的電控位移平臺，移動方向與從第二反射鏡入射到平行光反射鏡的激光束方向平行；

接收平行光反射鏡反射的激光束并使平行光反射鏡反射的探測激光束的偏振方向發生旋轉，以調節探測激光束功率的第二波片；

接收偏振方向發生旋轉的水平偏振激光束并輸出偏振方向水平激光束的第二分光器件；

將倍頻的抽運激光束與非倍頻的探測激光束耦合為一束激光的冷光鏡；

聚焦抽運光束與探測光束的物鏡；

承載待測量樣品的固定調整架，物鏡聚焦的光束垂直入射到固定調整架上的待測量樣品表面；

接收并聚焦第二分光器件的垂直偏振的探測光束的第三聚焦透鏡；

濾除第三聚焦透鏡透射的倍頻的抽運光束的第二濾光片；

接收第二濾光片透射的探測光束的光電探測器；

濾除光電探測器輸出信號的高頻奇次諧波的濾波放大器，與外部計算機連接；

將探測光束兩次通過第三波片時偏振方向改變90度的第三波片。

所述的雙色飛秒激光共線抽運探測熱反射裝置，其中，偏振輸出脈沖激光器是波長為790nm到910nm的飛秒光纖激光器，重復頻率80MHz，功率1.85W，脈沖寬度100fs。

所述的雙色飛秒激光共線抽運探測熱反射裝置，其中，第一波片和第二波片均采用二分之一波片；第三波片采用四分之一波片。

所述的雙色飛秒激光共線抽運探測熱反射裝置，其中，在45度角入射冷光鏡情況下，倍頻激光束全部反射，非倍頻激光束全部透射。

所述的雙色飛秒激光共線抽運探測熱反射裝置，其中，電光調制器的調制頻率800Hz到30MHz可調節，頻率由外部計算機控制，或用數據信號發生器輸出的信號外觸發工作。

所述的雙色飛秒激光共線抽運探測熱反射裝置，其中，電控位移平臺的精度100nm，掃描范圍60cm，對應的光學延遲范圍4ns。