自动化的延迟线对准制造技术

本申请提供一种系统和方法，其用于在诸如泵浦

【技术实现步骤摘要】
自动化的延迟线对准
[0001]本专利技术申请是基于申请日为2016年8月19日，申请号为201680061777.6(国际申请号为PCT/US2016/047838)，专利技术名称为“自动化的延迟线对准”的专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术的实施方案涉及用于在光门控(泵浦
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探测)光谱仪中对准光延迟线的系统和方法，以在泵浦
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探测测量步骤中保持在延迟线之后的初始光束的指向。

技术介绍

[0003]光学门控光谱方法(泵浦
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探测瞬态吸收、升频转换荧光等)广泛用于研究快速光诱导过程(例如化学反应等)。在泵浦探测设置中，激光束分为泵浦脉冲和瞬时延迟探针脉冲。一般而言，样品用激光泵脉冲进行照射，从而在样品中产生激发(或其它扰动)。然后，在可调节的时间延迟之后和激发态弛豫的同时，将激光探测脉冲发送到样品中。通常用光延迟线控制时间延迟。通过分析来自探测脉冲的光的强度，测量样品的透射率或反射率。这在一系列泵浦
‑
探测延迟上重复，以测量在激光束泵浦脉冲的周期性激发之后样品随时间的光致变化。
[0004]光延迟线通常通过精确地控制后向反射器的位置进行工作。在后向反射器中，光束沿着与光束源平行但相反的方向的矢量反射回来。后向反射器的位置的任何变化都会影响到光束在到达样品前必须行进的路径长度。人们可以根据光速计算激光脉冲在多大程度上随着后向反射器的位置变化而延迟。通过监视探测脉冲随着时间延迟的变化，可以获得产生的激发衰减或泵脉冲启动的其它过程的信息。
[0005]图1示出常规泵浦探测装置的实施方式。如所示的，泵浦探测装置10包括产生激光束14的激光源12和将激光束14分成泵浦脉冲束18和探测脉冲束20的半透明分束器16。两个光束遵循不同的光路但在空间上重叠在样品22中。泵浦脉冲束18经由一系列反射镜引导至样品22，并且传入的探测脉冲束20a引导至可变(电动)的光延迟线24。光延迟线24是反射装置，其包括安装在电动平移台28(安装平台)上的后向反射器组件30，该电动平移台28沿着轨道(箭头)移动。在测量周期的过程中，平移台28和后向反射器30沿着轨道平移，以便改变相对于泵浦脉冲束18长度的探头脉冲束20的束路径长度，从而将探测脉冲束向样品的传送延迟一段时间。来自后向反射器30的输出探测束20b由反射镜32指向延迟线的下游，然后到达反射镜34，该反射镜34将光束引导到样品22上。在通过样品的反射或透射之后，监测探测光束20的强度。
[0006]入射探测光束20a与光延迟线24的后向反射器30的正确对准是泵浦
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探测测量实验的关键要求，因为在延迟线轨道上的任何点，输出的探测脉冲束20a指向延迟线24需要在测量过程中保持相同的轨迹。这是通过在入射光束进入延迟线24之前适当地对准入射光束20a来实现的。如果入射光束20a轨迹不与延迟台(和后向反射器)的适当轴对齐，则从后向反射器发出的探测脉冲束20b的指向在测量过程中将随着延迟台(和后向反射器)沿着轨道平移而变化。这将进而影响样本中泵浦光束18和探测光束20的空间重叠并且导致不准确的
数据。然而，通过光延迟线实现入射探测光束20a的准确对准是耗时的并且需要特殊的技术培训。
[0007]入射探测光束20a通过延迟线24的对准目前通过手动调整将探测脉冲束20引导到延迟线中的转向反射镜26来执行。例如，将延迟台28(和后向反射器30)从轨道一端移动到另一端并且监视输出探测脉冲束20b的位置时，使用商购可得的光束分析仪或位置敏感检测器40并且结合分束器(反射镜)38(分束器38将输出的探测脉冲束20b分开并将其引导至检测器40)，或者通过眼睛监测目标上的光束位置，然后基于这些观察结果手动调整转向反射镜26的角度，以通过确保入射光束20a对准并且进入平行于延迟线平移轴36的延迟线从而使射出探测光束20b的“离开”(即，偏移)最小化。然而，这种方法的问题在于，只有一面反射镜26可以被操纵，并且用户不能控制延迟线之后的输出探测脉冲束20b的指向。因此，在进行延迟线的每次对准之后，需要随后对准位于延迟线24“下游”的光学设置(例如至少反射镜32和34以及可能的其它反射镜)。
[0008]图2示出通过主动光束稳定将光束与延迟线对齐的常规系统10'的另一实施方式。这种系统主动补偿从后向反射器出射光束的对准的变化，以保持光束沿着适当的轨迹指向。在主动光束稳定系统10'中，电动反射镜M1、M2通过连接到对应的位置敏感光电检测器40a、40b的闭环控制器42、44的反馈回路进行控制。当光束坐标远离光电检测器40a、40b的中心移动时，将电动转向反射镜M1、M2激活以补偿位移并且使光束回到检测器的中心。这是高速完成的，以确保由光学设置(即反射镜M1、M2等)的变化引起的光束位移最小化。该方法中，不考虑反射镜M1、M2与光电检测器40a、40b之间的距离。通过简单地保持光束沿着通过空间中相同两个点的轨迹行进来实现光束稳定。
[0009]然而，在泵浦探测实验中，主动光束稳定方法是不可接受的，因为一旦开始延迟线扫描，则入射或出射光束轨迹不能改变。这种“实时”轨迹变化重新调整将不可预测地影响由于改变延迟线的后向反射器位置而延迟的激光束会有多少。
[0010]因此，需要用于在光学门控光谱测量系统中对准与延迟线位置相关的探测光束的设置和方法，其将克服前述问题。

技术实现思路

[0011]在实施方式中，本专利技术提供用于在光谱测量装置中对准光束的系统，所述对准系统包括：
[0012]第一电动反射镜(mirror)，所述第一电动反射镜定位成接收和发送光束；
[0013]第二电动反射镜，所述第二电动反射镜相对于第一反射镜定位以接收来自第一反射镜的光束并且将光束传输到延迟线；
[0014]第三反射镜，所述第三反射镜定位成接收来自延迟线的光束并且将所述光束传输到检测器；和
[0015]基于计算机的处理器，所述基于计算机的处理器与检测器和第一反射镜和第二反射镜通信，所述处理器配置为：a)接收并且处理与来自检测器的光束有关的数据，和b)基于与光束相关的数据引起第一反射镜和第二反射镜的移动以改变第一反射镜和第二反射镜的角度。
[0016]在其它实施方式中，本专利技术提供用于在诸如泵浦
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探测装置的光谱测量装置中对
准光束的方法。
[0017]本专利技术包括以下实施方案：
[0018]1.一种用于在光谱测量装置中对准光束的系统，所述对准系统包括：
[0019]第一电动反射镜，所述第一电动反射镜定位成接收和发送光束；
[0020]第二电动反射镜，所述第二电动反射镜相对于第一反射镜定位以接收来自第一反射镜的光束并且将光束传输到延迟线；
[0021]第三反射镜，所述第三反射镜定位成接收来自延迟线的光束并且将所述光束传输到检测器；和
[0022]基于计算机的处理器，所述基于计算机的处理器与检测器和第一反射镜和第二反射镜通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在光谱测量装置中对准光束的系统，所述系统包括：第一电动双轴反射镜，所述第一电动双轴反射镜定位成接收和传输光束；第二电动双轴反射镜，所述第二电动双轴反射镜相对于第一电动双轴反射镜定位以接收来自第一电动双轴反射镜的光束并且将光束传输到延迟线；所述延迟线包括安装在计算机控制的电动线性平移台上的光学后向反射器组件，所述光学后向反射器组件沿着轨道平移；为分束器的第三反射镜，所述第三反射镜定位成接收来自延迟线的光束并且将所述光束传输到检测器；和基于计算机的处理器，所述基于计算机的处理器与检测器和第一电动双轴反射镜和第二电动双轴反射镜通信，所述处理器配置为：a)接收并且处理来自检测器的与光束相关的数据；b)基于与光束相关的数据引起第一电动双轴反射镜移动以改变第一电动双轴反射镜的角度；和c)基于与光束相关的数据引起第二电动双轴反射镜移动以改变第二电动双轴反射镜的角度。2.一种用于在光谱测量装置中对准光束的方法，所述方法包括：a)确定对准系统的光学部件之间的距离，所述光学部件包括用于将光束传输到延迟线的第一电动双轴反射镜和第二电动双轴反射镜，检测器，以及用于将光束传输到检测器的第三反射镜；b)在延迟线处于第一轨道位置并且第一电动双轴反射镜和第二电动双轴反射镜中的每一个都设置为第一角度的情况下，通过所述第一电动双轴反射镜和第二电动双轴反射镜将光束传导至延迟线，使得通过第三反射镜将离开延迟线的光束传输到检测器；c)将检测器上的第一光束位置传输到基于计算机的处理器；d)建立第一电动双轴反射镜的角度与检测器上的光束位置之间的关系；e)建立第二电动双轴反射镜的角度与检测器上的光束位置之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：阿尔特勒法斯特系统公司，
类型：发明
国别省市：