用于测量荧光寿命的装置制造方法及图纸

技术编号:13945198 阅读:102 留言:0更新日期:2016-10-30 02:31
本文中提供荧光寿命测量装置,其能够容易地和精确地测量荧光寿命而不破坏待测量的物体。荧光寿命测量装置包括多个泵浦光束源,泵浦光束组合器,第一、第二和第三多模光纤,光隔离器,波长选择性反射滤光片,截止滤光片,和光电二极管。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容的各实施方式涉及用于测量荧光寿命的装置
技术介绍
高功率输出固态激光器使用其中掺杂少量的稀土离子且以棒或圆盘形状制造的单晶作为激光振荡介质。这里,激光振荡介质中的稀土离子的掺杂浓度和荧光寿命是决定激光器的振荡特性的介质的核心材料特性。通常,荧光寿命通过如下确定:通过时间分辨荧光光谱法测量荧光强度的衰减动力学。然而,常规的荧光寿命测量使用单色器用于选择荧光的某波长,因此在将测量设备集成和最小化方面存在限制。用于分析掺杂浓度的方法包括通过使用作为化学分析方法的ICP-MS(电感耦合等离子体质谱仪)测量少量原子的质量的方法;和通过使用分光光度计分析掺杂浓度来测量某稀土离子的光学吸收的方法。在ICP-MS中,将单晶溶解在某溶剂中以测量形成单晶的原子的质量比,且因此必须破坏受试样品以进行测量,且获得存在于该溶剂内部的稀土离子的浓度的平均值。因此,ICP-MS不能测量棒或圆盘形状的固态样品的掺杂浓度,且不能测量掺杂浓度的空间分布。而且,尽管光学吸收光谱法能够测量圆盘形状固体样品的浓度,但是为了使进入样品的光的散射和漫反射(扩散反射)最小化,圆盘的两个表面都必须被加工成具有等于或小于λ/5的光学品质的表面,且棒形状固体样品的浓度不能通过光学吸收光谱法测量。而且,由于仅当光学密度(OD)等于或小于4时分光光度计才可进行精确的测量,因此可测量的圆盘厚度受到限制(通常,使用具有等于或小于约5mm的厚度的圆盘,但其根据稀土离子的类型和掺杂浓度而改变)。分光光度计使用其光束尺寸等于或超过3mm的光,且通过分光光度计可测量的在圆盘中的掺杂浓度的空间分辨率等于或超过3mm。
技术实现思路
本公开内容的目标是解决上述问题,即,提供能够容易地和精确地测量荧光寿命的装置。本公开内容的实施方式提供包括如下的荧光寿命测量装置:多个泵浦光束(泵束,pump beam)源,其配置成输出具有不同波长的泵浦光束;泵浦光束组合器,其配置成将从所述多个泵浦光束源输出的泵浦光束耦合,和将耦合的泵浦光束输出到第一多模光纤;第一多模光纤,其配置成传输从泵浦光束组合器输入的泵浦光束;光隔离器,其配置成传输从第一多模光纤传输的泵浦光束,和将输入第一多模光纤中的光束隔离;波长选择性反射滤光片,其配置成传输从光隔离器传输的泵浦光束,和将在待测量的物体中产生的荧光反射;第二多模光纤,其配置成将穿过波长选择性反射滤光片的泵浦光束传输到所述物体,和将在所述物体中产生的荧光传输到波长选择性反射滤光片;第三多模光纤,其配置成传输在波长选择性反射滤光片中反射的荧光;截止滤光片,其配置成吸收或反射来自从第三多模光纤传输的荧光的泵浦光束波长,和传输剩余的荧光;和光电二极管,其配置成将从截止滤光片传输的荧光转换成电信号。根据本公开内容,可精确地和容易地测量荧光寿命,而不破坏待测量的物体。附图说明现在将在下文中参照附图更充分地描述实例实施方式;然而,它们可以不同的形式体现且不应被解释为限于本文中阐述的实施方式。相反,提供这些实施方式使得本公开内容将是彻底和完整的,且将向本领域技术人员充分地传达实例实施方式的范围。在附图中,为了说明的清楚,尺寸可被放大。将理解,当一个元件被称为“在”两个元件“之间”时,其可为所述两个元件之间的唯一元件,或者还可存在一个或多个中间元件。相同的附图标记始终是指相同的元件。图1说明根据本公开内容的实施方式的荧光寿命测量装置;图2说明通过常规的光学吸收光谱法测量的样品的吸收光谱;和图3说明通过根据本公开内容的实施方式的荧光寿命测量装置测量的样品的衰减动力学。具体实施方式下文中,将参照附图更详细地描述实施方式。在本文中参考作为实施方式(和中间结构)的示意图的横截面图描述实施方式。照这样,将预计到作为例如制造技术和/或公差的结果的与图示的形状的偏差。因此,实施方式不应被解释为限于本文中图示的区域的具体形状,而是可包括由例如制造导致的形状上的偏差。在附图中,为了清楚,可放大层和区域的长度和尺寸。在附图中的相同的附图标记表示相同的元件。术语例如‘第一’和‘第二’可用来描述各部件,但是它们不应限制所述各部件。那些术语仅用于将一个部件与其它部件相区分的目的。例如,在不背离本公开内容的精神和范围的情况下,第一部件可被称为第二部件,且第二部件可被称为第一部件等。而且,‘和/或’可包括所提及的部件的任一个或组合。而且,单数形式可包括复数形式,只要未在句子中具体地提及。而且,在说明书中使用的“包括/包含”表示一个或多个部件、步骤、操作和元件存在或被添加。而且,除非另外定义,否则本说明书中使用的所有术语,包括技术和科学术语,具有与相关领域中的技术人员通常将理解的相同的含义。在常用字典中定义的术语应被解释为具有与在相关领域的环境中将被解释的相同的含义,且除非在本说明书中另外定义,否则将不被解释为具有理想化或过于形式的含义。还注意,在本说明书中,“连接(的)/结合(的)”指的是:不仅仅是直接与另一部件结合的一个部件,而且为通过中间部件间接地与另一部件结合的一个部件。另一方面,“直接连接(的)/直接结合(的)”指的是一个部件在没有中间部件的情况下直接与另一部件结合。图1说明根据本公开内容的实施方式的荧光寿命测量装置。根据本公开内容的实施方式的荧光寿命测量装置包括泵浦光束源单元100、光束传输器200、光束接收器300、和荧光寿命测量单元400。然而,部件的这样的划分仅仅是基于功能进行的划分,且因此实际的部件是可变更的。泵浦光束源单元100可包括多个泵浦光束源111,113,…,11k,泵浦
光束组合器150,和第一多模光纤(MMF1)170。选择性地,泵浦光束源单元100可进一步包括泵浦光束控制单元130。多个泵浦光束源111,113,…,11k输出具有彼此不同的波长的泵浦光束。根据本公开内容的实施方式,多个泵浦光束源111,113,…,11k可输出具有在多种稀土离子(Nd3+、Er3+、Yb3+等)的激发电子态的光学吸收峰值波长的光束。在一种实施方式中,这些多个泵浦光束源111,113,…,11k可包括一个或多个激光二极管。根据本公开内容的实施方式的荧光寿命测量装置可包括能够控制多个泵浦光束源111,113,…,11k的泵浦光束控制单元130。在一种实施方式中,泵浦光束控制单元130可控制多个泵浦光束源111,113,…,11k以脉冲模式运行以及以方形脉冲和预定的重复率驱动。在一种实施方式中,泵浦光束控制单元130可以取决于待测量的荧光的寿命范围的可变的方式调节多个泵浦光束源111,113,…,11k的重复率和脉冲宽度。泵浦光束组合器150可将从多个泵浦光束源111,113,…,11k输出的一束或多束泵浦光束耦合,和可将耦合的泵浦光束输出到第一多模光纤(MMF1)。即,泵浦光束组合器150可提供用于将具有不同波长的泵浦光束有效地输入到第一多模光纤170的手段。在一种实施方式中,泵浦光束组合器150可包括基于波导的耦合器或具有透镜的组合的自由空间耦合器。第一多模光纤170用来传输从泵浦光束组合器150输入的泵浦光束。根据本公开内容的实施方式,第一多模光纤170将从泵浦光束组合器150输入的泵浦光束输出到光隔离器210。在一种实施方式中,第一多本文档来自技高网
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【技术保护点】
荧光寿命测量装置,包括:多个泵浦光束源,其配置成输出不同波长的泵浦光束;泵浦光束组合器,其配置成将从所述多个泵浦光束源输出的泵浦光束耦合,和将耦合的泵浦光束输出到第一多模光纤;第一多模光纤,其配置成传输从泵浦光束组合器输入的泵浦光束;光隔离器,其配置成传输从所述第一多模光纤传输的泵浦光束,和将输入所述第一多模光纤中的光束隔离;波长选择性反射滤光片,其配置成传输从所述光隔离器传输的泵浦光束,和将在待测量的物体中产生的荧光反射;第二多模光纤,其配置成将穿过所述波长选择性反射滤光片的泵浦光束传输到所述物体,和将在所述物体中产生的荧光传输到所述波长选择性反射滤光片;第三多模光纤,其配置成传输在所述波长选择性反射滤光片中被反射的荧光;截止滤光片,其配置成吸收或反射来自从所述第三多模光纤传输的荧光的泵浦光束波长,和传输剩余的荧光;和光电二极管,其配置成将从所述截止滤光片传输的荧光转换成电信号。

【技术特征摘要】
2015.04.09 KR 10-2015-00503111.荧光寿命测量装置,包括:多个泵浦光束源,其配置成输出不同波长的泵浦光束;泵浦光束组合器,其配置成将从所述多个泵浦光束源输出的泵浦光束耦合,和将耦合的泵浦光束输出到第一多模光纤;第一多模光纤,其配置成传输从泵浦光束组合器输入的泵浦光束;光隔离器,其配置成传输从所述第一多模光纤传输的泵浦光束,和将输入所述第一多模光纤中的光束隔离;波长选择性反射滤光片,其配置成传输从所述光隔离器传输的泵浦光束,和将在待测量的物体中产生的荧光反射;第二多模光纤,其配置成将穿过所述波长选择性反射滤光片的泵浦光束传输到所述物体,和将在所述物体中产生的荧光传输到所述波长选择性反射滤光片;第三多模光纤,其配置成传输在所述波长选择性反射滤光片中被反射的荧光;截止滤光片,其配置成吸收或反射来自从所述第三多模光纤传输的荧光的泵浦光束波长,和传输剩余的荧光;和光电二极管,其配置成将从所述截止滤光片传输的荧光转换成电信号。2.根据权利要求1的装置,进一步包括荧光寿命测量单元,其配置成通过分析经由所述光电二极管转换的电信号而测量荧光寿命。3.根据权利要求2的装置,进一步包括掺杂浓度计算单元,其配置成基于通过...

【专利技术属性】
技术研发人员:周正振
申请(专利权)人:韩国电子通信研究院
类型:发明
国别省市:韩国;KR

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