[發明專利]一種偏振泵浦探測裝置

有效

• 申請號: 201711029834.5
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107831120B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 江天;韋可;鄭鑫;李漢;武慶雄;郝昊;劉煜;程湘愛;許中杰;沈超;周軍虎;陳潤澤;楊瀾;王義之
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21;G01N21/31
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清;蔣維特

本發明公開了一種偏振泵浦探測裝置，包括：激光產生組件、泵浦激光調節組件、探測激光調節組件、第一偏振器、第二偏振器、第二分束器、第三分束器、合束器、第一偏振檢測器、第二偏振檢測器、濾光器和探測模塊。本發明具有集偏振分辨、微區探測和寬譜探測為一體，可測量微米量級大小的納米材料，分辨材料的各個晶體方向的光學性能，對材料中的激發態載流子同時實現超快時域和光譜域的動力學研究的優點。

技術領域

本發明設計超快動力學領域，尤其涉及一種偏振泵浦探測裝置，特別適合用于光學材料載流子、聲子和分子的馳豫特性計量，超快光譜、相移色散計量和材料工程中，以及光學材料，特別是納米材料的超快動力學研究中。

背景技術

具有獨特優異性能的納米材料在發光二極管（LED）、激光器、太陽能電池、自旋和能谷電子學等領域有廣泛的研究及應用。

材料的瞬態吸收動力學過程直接決定了材料器件的工作原理、結構設計以及最終性能。通常通過泵浦探測技術來測量材料的瞬態吸收光譜，一般有兩種測量系統。在第一種系統中，泵浦光采用飛秒單色光，探測光采用飛秒超連續譜白光，兩束光以非同軸方式，由標準透鏡聚焦到樣品表面上同一點。由泵浦光來激發樣品中基態電子，通過探測不同時刻的探測光的透過率或反射率來測算該時刻下激發態電子的數目及能量分布，兩束光的延遲通過調節光程差獲得。

已知第一種系統的缺點在于，由于泵浦光和探測光采用非同軸方式入射，不能通過物鏡聚焦，只能通過各自的透鏡聚焦，光斑大小至少在百微米量級，不能實現一微米大小的微區測量。

在第二種系統中，泵浦光和探測光都采用飛秒單色光，兩束光通過二向色鏡合束之后，由顯微物鏡聚焦到樣品表面上同一點。通過泵浦光激發樣品中的基態電子，通過探測不同時刻的探測光透過率或反射率來測算該時刻下特定能量的激發態電子的數目，兩束光的延遲通過調節光程差獲得。

已知第二種系統的缺點在于，首先，由于采用單色的探測光，不能獲得不同時刻下激發態載流子的能量分布，缺乏對載流子能量轉移、電荷轉移等過程的直觀探測；其次，探測光和泵浦光的合束片采用二向色鏡或分光片，這些片子對s和p偏振光的透射或反射的相位及強度都有所改變，無法精確實現偏振探測。

當下針對納米材料超快光譜探測的相關研究需求巨大，傳統泵浦探測技術無法滿足測量需求。能夠針對納米材料的特殊需求，集合偏振分辨、微區探測和寬譜探測為一體的瞬態吸收譜測量技術研究有著重要的意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種集偏振分辨、微區探測和寬譜探測為一體，可測量微米量級大小的納米材料，分辨材料的各個晶體方向的光學性能，對材料中的激發態載流子同時實現超快時域和光譜域的動力學研究的偏振泵浦探測裝置。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：一種偏振泵浦探測裝置，包括：激光產生組件、泵浦激光調節組件、探測激光調節組件、第一偏振器、第二偏振器、第二分束器、第三分束器、合束器、第一偏振檢測器、第二偏振檢測器、濾光器和探測模塊；

所述激光產生組件用于產生泵浦激光和探測激光；

所述泵浦激光調節組件用于調節所述泵浦激光的參數；

所述探測激光調節組件用于調節所述探測激光的參數，生成具有超連續譜的探測激光；

所述第二分束器用于從所述探測激光中分出一路探測參考激光；

所述第一偏振器用于調整所述泵浦激光的偏振狀態；

所述第二偏振器用于調整所述探測激光的偏振狀態；

所述第三分束器用于反射所述探測激光，并透射待測樣品的反射光；

所述第一偏振檢測器用于對所述反射光進行檢偏；