[發(fā)明專利]一種近場(chǎng)熱反射測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811340304.7
• 申請(qǐng)日: 2018-11-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109444212B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉珠明;王大正;孫方遠(yuǎn);鄭利兵;殷伯華;韓立
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電工研究所
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20;G01N25/18
• 代理公司: 北京三聚陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 李博洋

1.一種近場(chǎng)熱反射測(cè)量裝置，其特征在于，包括：激光發(fā)生器、光束校正系統(tǒng)、近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；

所述激光發(fā)生器發(fā)射激光信號(hào)至所述光束校正系統(tǒng)；

所述光束校正系統(tǒng)對(duì)所述激光信號(hào)的方位進(jìn)行校正，并將校正后的激光信號(hào)傳輸至所述近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)；

所述近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)所述校正后的激光信號(hào)得到表征待測(cè)樣品的熱物性信息的電信號(hào)，并將所述電信號(hào)傳輸至所述計(jì)算機(jī)；

所述計(jì)算機(jī)根據(jù)所述電信號(hào)和預(yù)先存儲(chǔ)的所述激光信號(hào)的光強(qiáng)得到所述待測(cè)樣品的熱物性信息；

其中，所述裝置還包括：光傳輸系統(tǒng)，設(shè)置于所述激光發(fā)生器和所述光束校正系統(tǒng)之間，所述光傳輸系統(tǒng)包括第一分束器、倍頻器、光學(xué)延遲臺(tái)和電光調(diào)制器；

所述第一分束器將所述激光信號(hào)分為探測(cè)光和抽運(yùn)光，并將所述探測(cè)光和所述抽運(yùn)光分別傳輸至所述倍頻器和所述電光調(diào)制器；

所述倍頻器對(duì)所述探測(cè)光進(jìn)行倍頻，并將倍頻后的探測(cè)光傳輸至所述光學(xué)延遲臺(tái)；

所述光學(xué)延遲臺(tái)包括回射器，通過(guò)所述回射器的移動(dòng)調(diào)整所述探測(cè)光的光程，并將調(diào)整后的探測(cè)光傳輸至所述光束校正系統(tǒng)；

所述電光調(diào)制器對(duì)所述抽運(yùn)光進(jìn)行電光調(diào)制，并將調(diào)制后的抽運(yùn)光傳輸至所述光束校正系統(tǒng)。

所述光束校正系統(tǒng)包括：第一校正模塊和第二校正模塊；

所述第一校正模塊對(duì)所述調(diào)整后的探測(cè)光的方位進(jìn)行校正，并將校正后的探測(cè)光傳輸至所述近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)；

所述第二校正模塊對(duì)所述調(diào)制后的抽運(yùn)光的方位進(jìn)行校正，并將校正后的抽運(yùn)光傳輸至所述近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)；

所述第一校正模塊和所述第二校正模塊均包括：兩個(gè)反射鏡、兩個(gè)分束器和兩個(gè)位置傳感器；

其中，在所述第一校正模塊中，所述兩個(gè)反射鏡用于對(duì)所述調(diào)整后的探測(cè)光依次進(jìn)行反射，并將反射后的探測(cè)光傳輸至兩個(gè)分束器；兩個(gè)分束器依次對(duì)所述反射后的探測(cè)光進(jìn)行分光，并分別將分束器反射的探測(cè)光傳輸至對(duì)應(yīng)的位置傳感器；用于計(jì)算機(jī)根據(jù)位置信息控制和驅(qū)動(dòng)兩個(gè)反射鏡，使得兩個(gè)位置傳感器測(cè)得的探測(cè)光的位置與預(yù)設(shè)一致；

在所述第二校正模塊中，所述兩個(gè)反射鏡用于對(duì)所述調(diào)制后的抽運(yùn)光依次進(jìn)行反射，并將反射后的抽運(yùn)光傳輸至兩個(gè)分束器；兩個(gè)分束器依次對(duì)所述反射后的抽運(yùn)光進(jìn)行分光，并分別將分束器反射的抽運(yùn)光傳輸至對(duì)應(yīng)的位置傳感器，用于計(jì)算機(jī)根據(jù)位置信息控制和驅(qū)動(dòng)兩個(gè)反射鏡，使得兩個(gè)位置傳感器測(cè)得的抽運(yùn)光的位置與預(yù)設(shè)一致。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近場(chǎng)熱反射測(cè)量裝置，其特征在于，所述光束校正系統(tǒng)還包括：光電探測(cè)器；

所述光電探測(cè)器對(duì)所述校正后的激光信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到所述校正后的激光信號(hào)的光強(qiáng)，并將所述校正后的激光信號(hào)的光強(qiáng)傳輸至所述計(jì)算機(jī)；

所述計(jì)算機(jī)根據(jù)所述校正后的激光信號(hào)的光強(qiáng)對(duì)所述預(yù)先存儲(chǔ)的所述激光信號(hào)的光強(qiáng)進(jìn)行修正。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近場(chǎng)熱反射測(cè)量裝置，其特征在于，還包括：第二分束器，設(shè)置于所述光束校正系統(tǒng)和所述近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)之間，用于將所述校正后的探測(cè)光和所述校正后的抽運(yùn)光進(jìn)行合束，并將合束后的激光信號(hào)傳輸至所述近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的近場(chǎng)熱反射測(cè)量裝置，其特征在于，所述近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)包括：近場(chǎng)探測(cè)系統(tǒng)和光電檢測(cè)處理系統(tǒng)；

所述近場(chǎng)探測(cè)系統(tǒng)將所述校正后的激光信號(hào)照射于待測(cè)樣品，并將所述待測(cè)樣品反射的激光信號(hào)傳輸至所述光電檢測(cè)處理系統(tǒng)；

所述光電檢測(cè)處理系統(tǒng)根據(jù)所述待測(cè)樣品反射的激光信號(hào)得到所述表征待測(cè)樣品的熱物性信息的電信號(hào)，并將所述電信號(hào)傳輸至所述計(jì)算機(jī)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的近場(chǎng)熱反射測(cè)量裝置，其特征在于，所述近場(chǎng)探測(cè)系統(tǒng)包括：物鏡、近場(chǎng)探針和三維工件臺(tái)，所述待測(cè)樣品安裝于所述三維工件臺(tái)上；

所述物鏡對(duì)所述合束后的激光信號(hào)進(jìn)行會(huì)聚，并收集所述合束后的激光信號(hào)的反射信號(hào)，將所述合束后的激光信號(hào)的反射信號(hào)傳輸至所述光電檢測(cè)處理系統(tǒng)，所述合束后的激光信號(hào)的反射信號(hào)為會(huì)聚后的激光信號(hào)經(jīng)所述近場(chǎng)探針入射至所述待測(cè)樣品表面后反射得到。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的近場(chǎng)熱反射測(cè)量裝置，其特征在于，所述光電檢測(cè)處理系統(tǒng)包括濾光片、光電倍增管和鎖相放大器；

所述濾光片將所述合束后的激光信號(hào)的反射信號(hào)中的抽運(yùn)光濾除，并將得到的所述反射信號(hào)中的探測(cè)光傳輸至所述光電倍增管；

所述光電倍增管將所述反射信號(hào)中的探測(cè)光轉(zhuǎn)換為所述電信號(hào)，并將所述電信號(hào)傳輸至所述鎖相放大器；

所述鎖相放大器采集所述電信號(hào)中與所述調(diào)制后的抽運(yùn)光同頻率的信號(hào)分量，并將采集的所述信號(hào)分量傳輸至所述計(jì)算機(jī)。