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[發(fā)明專利]一種光熱放大光譜檢測裝置和檢測方法有效

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 201610118466.0 申請日: 2016-03-02
公開(公告)號: CN105738304B 公開(公告)日: 2018-06-15
發(fā)明(設(shè)計)人: 王歡 申請(專利權(quán))人: 南京先進(jìn)激光技術(shù)研究院
主分類號: G01N21/31 分類號: G01N21/31;G01N21/55
代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429 代理人: 張曉霞
地址: 210038 江蘇省南京市*** 國省代碼: 江蘇;32
權(quán)利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 放大 檢測腔 光熱 反射 薄膜 針孔 光譜檢測裝置 檢測 光強(qiáng)探測器 光學(xué)環(huán)路 檢測裝置 泵浦光 反射鏡 檢測光 擴(kuò)束 吸熱 泵浦激光器 薄膜吸收 薄膜組成 光譜檢測 密度變化 凸起位置 信號調(diào)制 激光器 出射光 反射光 反射型 靈敏度 凸起處 光強(qiáng) 凸起 照射 探測 體內(nèi) 采集 分析
【說明書】:

一種光熱放大光譜檢測裝置及檢測方法,檢測裝置主要包括泵浦激光器、檢測激光器、檢測腔體、針孔光強(qiáng)探測器以及信號調(diào)制、放大、采集分析等裝置。檢測時將泵浦光照射到待測薄膜上,待測薄膜吸收泵浦光產(chǎn)生熱量,其表面吸熱形成凸起;檢測光在待測薄膜的凸起處反射時被擴(kuò)束,使用針孔光強(qiáng)探測器探測反射光的光強(qiáng);本發(fā)明檢測裝置在檢測腔體內(nèi)加入兩個反射鏡,兩個反射鏡與反射型的待測薄膜組成三角形的光學(xué)環(huán)路,檢測光經(jīng)過反射在光學(xué)環(huán)路中循環(huán),反復(fù)在待測薄膜的凸起位置反射擴(kuò)束放大,增大檢測腔體出射光的光密度變化,提高了光熱放大光譜檢測的靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光譜檢測技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種光熱放大光譜檢測裝置,特別適用于反射型光學(xué)薄膜檢測。本發(fā)明還涉及光熱放大光譜檢測方法。

背景技術(shù)

光學(xué)薄膜是光學(xué)系統(tǒng)中不可或缺的基本元件,它的性能影響著整個光學(xué)系統(tǒng)的性能,它的很大一部分損傷來自于薄膜吸收,因此研究光學(xué)薄膜吸收損耗,對薄膜損傷機(jī)理的研究非常重要。目前,激光量熱技術(shù)和表面熱透鏡技術(shù)(光熱放大技術(shù))等光熱技術(shù)已成功應(yīng)用于光學(xué)薄膜微弱吸收測量領(lǐng)域。現(xiàn)有的光熱放大光譜檢測技術(shù)通常將一束可由待測薄膜吸收的泵浦光照射到待測薄膜上,待測薄膜吸收泵浦光產(chǎn)生熱量,其表面由于吸熱而隆起一個高度,形成凸起;再將一束檢測光通過入射至該待測薄膜上的凸起處,檢測光反射后被擴(kuò)束,使反射光的光密度下降,探測反射光的光強(qiáng)變化來獲得待測薄膜損傷程度的檢測結(jié)果。

通常的光熱放大光譜檢測裝置由泵浦光源、檢測光源、檢測腔體、光強(qiáng)探測器等構(gòu)成,待測薄膜放置在檢測腔體中,泵浦光源發(fā)出泵浦光照射待測薄膜,檢測光源發(fā)出的檢測光自待測薄膜反射后由光強(qiáng)探測器檢測光強(qiáng);檢測裝置一般還包括采集分析檢測信號的A/D轉(zhuǎn)換模塊和電腦主機(jī)以及為提高檢測靈敏度的信號調(diào)制、放大等輔助裝置。

現(xiàn)有的通過光熱放大檢測薄膜的技術(shù)還存在檢測靈敏度不夠高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種具有更高靈敏度的光熱放大光譜檢測裝置及檢測方法。

本發(fā)明檢測裝置的技術(shù)方案為:

一種光熱放大光譜檢測裝置,包括泵浦激光器、檢測激光器、檢測腔體、針孔光強(qiáng)探測器、放大器模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和電腦主機(jī);其中:

所述檢測腔體中設(shè)置有樣品臺,待測薄膜放置于所述樣品臺上;所述泵浦激光器發(fā)射待測薄膜可吸收的泵浦光,所述檢測激光器發(fā)射待測薄膜不可吸收的檢測光;所述泵浦光耦合入檢測腔體內(nèi)并照射在所述待測薄膜上;所述針孔光強(qiáng)探測器設(shè)置在檢測腔體的出射光路中,與所述放大器模塊連接;放大器模塊通過所述A/D轉(zhuǎn)換模塊與電腦主機(jī)連接;所述檢測腔體中包含第一反射鏡和第二反射鏡,二反射鏡對所述檢測光部分透射部分反射,二反射鏡布置于樣品臺上方兩側(cè),設(shè)置二反射鏡與待測薄膜表面組成反射環(huán)路;所述檢測光由第一反射鏡入射檢測腔體后在所述環(huán)路中循環(huán)反射,檢測腔體內(nèi)的光束透射第二反射鏡出射。

優(yōu)選地,作為對所述檢測光部分透射部分反射的反射鏡,所述第一反射鏡和第二反射鏡對檢測光的反射率限制在大于10%且小于100%的范圍。

優(yōu)選地,所述檢測光的光功率大于1mW,為避免通過透射第一反射鏡耦合入檢測腔體內(nèi)的檢測光太弱而無法檢測到信號。

優(yōu)選地,所述檢測腔體內(nèi)還設(shè)置有聚焦透鏡,泵浦光通過聚焦透鏡耦合入檢測腔體內(nèi)。

優(yōu)選地,所述第二反射鏡和針孔光強(qiáng)探測器之間設(shè)置濾光片,所述濾光片對泵浦光吸收,對檢測光高透。通過濾光片濾除泵浦光,使針孔光強(qiáng)探測器僅探測到檢測腔體出射光中的檢測光部分。

優(yōu)選地,所述檢測裝置還包括用于歸一化信號的分束器和光強(qiáng)探測器,以消除由于泵浦光功率波動而引起的測量誤差;所述分束器設(shè)置于泵浦光光路中,分束器的分束光路中設(shè)置所述光強(qiáng)探測器,光強(qiáng)探測器通過所述A/D轉(zhuǎn)換模塊與電腦主機(jī)連接。

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