[實用新型]一種雙光子吸收截面譜儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320109427.6
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN203164119U
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 屈軍樂;周藩;彭孝軍;肖義;邵永紅;張新富;仉華;姜娜
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 深圳市恒申知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44312
• 代理人: 陳健

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及雙光子材料的吸收截面測量領(lǐng)域，具體地來說為一種雙光子吸收截面譜儀。

背景技術(shù)

具有大的雙光子吸收截面的材料目前已被廣泛用于雙光子熒光顯微成像、光學(xué)限幅、三維光信息存儲及光子晶體微加工等領(lǐng)域，關(guān)于雙光子吸收截面的測量方法也開展了大量的研究工作。在過去四十多年中，已報道了多種雙光子吸收截面測量方法，包括非線性透過率法（Nonlinear?Transmission,NLT）、Z-掃描法、雙光子誘導(dǎo)熒光法（Two-photon?Induced?Fluorescence,TPIF）、雙光子瞬態(tài)吸收光譜法等。雙光子瞬態(tài)吸收光譜法由泵浦探測瞬態(tài)吸收光譜法發(fā)展而來，雖然具有時間分辨能力，但其測試雙光子吸收截面精度不高，且實驗操作較為復(fù)雜。非線性透過率法實驗裝置簡單、測量方便、數(shù)據(jù)處理容易；Z-掃描法靈敏度高、單光束測量，但這兩種方法都有一個共同的缺點，它們很難準確地判定是否發(fā)生了其它非線性過程并加以排除，而雙光子誘導(dǎo)熒光法卻能很好地解決這個問題，因此雙光子誘導(dǎo)熒光法可用于熒光染料雙光子吸收截面的精確測量。然而，大多數(shù)研究報道僅給出了測量方法，關(guān)于儀器開發(fā)方面的研究卻少有報道。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本實用新型要解決的問題在于提供一種雙光子吸收截面譜儀。

本實用新型采用如下的技術(shù)方案：

本實用新型提供了一種雙光子吸收截面譜儀，該譜儀包括依次排列處于同一光路軸線上的激光光源、調(diào)節(jié)入射激光光強的衰減片、將調(diào)節(jié)后的激光分為激發(fā)光和探測光的分光玻璃片、以及樣品臺；該譜儀還包括：

位于激發(fā)光入射方向的功率計，用于檢測探測光的功率；

接受樣品所激發(fā)的熒光信號的光譜儀，所述光譜儀與光路垂直；

上位機，通過接口與光譜儀連接，存儲處理光譜儀上的光譜數(shù)據(jù)。

進一步地，衰減片置于一旋轉(zhuǎn)裝置上，該旋轉(zhuǎn)裝置與步進電機連接，由步進電機控制衰減片的旋轉(zhuǎn)角度；所述步進電機通過一控制模塊與上位機連接。

進一步地，所述功率計通過一功率采集模塊與上位機連接。

進一步地，所述激光光源為鈦寶石鎖模飛秒激光器，激光脈寬為100fs，重復(fù)頻率為80MHz，波長調(diào)諧范圍為690-1040nm。

進一步地，分光玻璃片與樣品臺之間設(shè)置有消色差透鏡，用于消除激發(fā)光中的色差。

進一步地，激光光源與衰減片之間設(shè)置有第一孔徑光闌；樣品臺的另一側(cè)設(shè)置有第二孔徑光闌，用于譜儀內(nèi)部光路準直，若光同時通過第一孔徑光闌和第二孔徑光闌的小孔，則說明光路水平。

本實用新型測量的原理如下所示：

雙光子吸收過程是指一個分子或原子同時吸收兩個光子，通過一個中間虛能態(tài)，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)的過程。處于激發(fā)態(tài)的分子或原子在從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，將引起各種非線性效應(yīng)，如熒光輻射、受激發(fā)射、激發(fā)態(tài)吸收、拉曼散射、自相位調(diào)制等。在測量雙光子吸收截面時，這些非線性效應(yīng)會影響熒光信號，并最終影響測量結(jié)果。然而在雙光子誘導(dǎo)熒光法中，可以輕易地消除這些非線性效應(yīng)的干擾，這是因為，（1）熒光測量中所需的入射光強和溶液濃度通常要比非線性透過率法分別低1到3個數(shù)量級，因此相比于雙光子吸收，其它非線性效應(yīng)的貢獻將大大減小；（2）若只有雙光子吸收，而沒有其它非線性效應(yīng)，熒光光強與激發(fā)光強的平方成正比，因此可以很容易地判斷熒光測量是否受其它非線性效應(yīng)的影響，從而把雙光子誘導(dǎo)熒光和其它非線性效應(yīng)產(chǎn)生的信號（如拉曼散射、受激輻射等）區(qū)分開來。因此在各種有機熒光材料測量方法中，雙光子誘導(dǎo)熒光法所測得的雙光子吸收截面值最準確。

雙光子誘導(dǎo)熒光強度Fi的表達式為：

Fi=KFi2NidiLI2...(1)]]>