利用二次扰动激光的飞秒泵浦制造技术

利用二次扰动激光的飞秒泵浦

【技术实现步骤摘要】
利用二次扰动激光的飞秒泵浦
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探测微区测量系统及方法


[0001]本专利技术涉及超快时间分辨测量
，尤其涉及一种利用二次扰动激光的飞秒泵浦
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探测微区测量系统及方法。

技术介绍

[0002]自1960年成功研制出红宝石激光器，实现了脉冲激光振荡以来，激光短脉冲化的研究作为基础物理的一个领域得到稳步发展。超短脉冲激光器有了突破性进展，可以提供飞秒量级的超短脉冲作为超快过程研究中的光探针。飞秒泵浦
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探测光谱技术是一种功能强大的时间分辨光谱技术，具有高时间分辨率的特点，可用于表征各种材料的激发态动力学等相关信息，研究系统中非发射态和暗态的演变，实时跟踪系统内的能量转移过程以及新瞬态物种的形成。这使得它能够通过与其他稳态技术互补的方式研究不同系统和材料(生物复合物、无机化合物和有机材料)的结构功能特性。脉冲激光具有兆赫兹到千赫兹不等的重复频率，即每个脉冲之间存在纳秒到毫秒不等的时间间隔，远大于飞秒量级的超快过程，所以泵浦
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探测信号可以看作是在许多个脉冲周期中对样品重复激发和探测所得的信号的叠加。
[0003]飞秒激光光谱技术，包括泵浦
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探测光谱和荧光上转换光谱，已成为了解激子在迁移和解离形成电荷载流子的行为中不可或缺的工具。在飞秒泵浦
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探测光谱技术中，泵浦脉冲激发被研究的系统，而探测脉冲检测泵浦激发的影响。通过调制泵浦脉冲和探测脉冲之间光学延迟，透射率的变化被测量为时间的函数。传统超快泵浦
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探测主要集中于宏观样品(比如大面积薄膜、溶液等)的表征测量，其较低的空间分辨精度影响该技术应用于纳米体系中物理问题的研究。而其他光学光谱技术如显微拉曼光谱和尖端增强拉曼光谱(TERS)，尽管这些技术的空间分辨率相对较低，约为10—300纳米，但它们只能提供有关晶体结构、晶格振动、层数、应变等相关信息。因此，有必要找到一种成本较低、节省探测时间、对样品无损伤且可量化的合适光谱技术来表征材料质量和相关动力学特性。

技术实现思路

[0004]为克服上述问题，本专利技术提供一种利用二次扰动激光的飞秒泵浦
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探测微区测量系统及方法。
[0005]本专利技术的第一个方面提供一种利用二次扰动激光的飞秒泵浦
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探测微区测量系统，包括激光产生及调节部分(Ⅰ)、探测部分(Ⅱ)和接收部分(Ⅲ)；
[0006]所述激光产生及调节部分(Ⅰ)包括飞秒激光器(1)和连续激光器(6)；所述飞秒激光器(1)出射的激光束经过分束镜Ⅰ(2)分为两束，其中，反射的一束为第一光束(B1)，透射的一束为第二光束(B2)；所述连续激光器(6)出射的第三光束(B3)经声光调制器Ⅱ(7)、电控位移台Ⅰ(8)、全反镜Ⅱ(9)与经声光调制器Ⅰ(3)的第一光束(B1)，在二向色镜Ⅰ(10)合束为第四光束(B4)；第二光束(B2)经超连续谱产生套件(5)，与经电控位移台Ⅱ(12)、全反镜Ⅲ(11)的第四光束(B4)，在二向色镜Ⅱ(13)处合束为第五光束(B5)；
[0007]所述探测部分(Ⅱ)包括第五光束(B5)，所述第五光束(B5)经全反镜Ⅳ(14)、二向色镜Ⅲ(15)、反射式物镜(16)汇聚到样品台(17)上设置的样品，产生的信号光为第六光束(B6)；第六光束(B6)经反射式物镜(16)收集、二向色镜Ⅲ(15)反射进入接收部分(Ⅲ)；
[0008]所述接收部分(Ⅲ)包括第六光束(B6)，所述第六光束(B6)经分束镜Ⅱ(18)分为第七光束(B7)和第八光束(B8)；第七光束(B7)经凸透镜Ⅰ(19)、单色仪(20)、光电探测器(21)和锁相放大器(22)与计算机(27)端口相连；第八光束(B8)经滤光片(24)、凸透镜Ⅱ(25)和光纤光谱仪(26)与计算机(27)端口相连。
[0009]进一步，第一光束(B1)经声光调制器进行时域调制作为泵浦光。
[0010]进一步，第二光束(B2)经连续谱产生套件产生超连续谱作为探测光。
[0011]进一步，第三光束(B3)经声光调制器进行时域调制作为二次扰动激光。
[0012]进一步，经过调制的泵浦光通过反射式物镜汇聚激发待测样品，使样品分子从基态激发到激发态。
[0013]进一步，二次扰动激光与泵浦光合束，再对激发态分子进行二次扰动，得到二次扰动飞秒泵浦
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探测信号光.
[0014]进一步，探测光与泵浦光之间的相对延时通过电控位移台实现，用于探测有无泵浦光时样品吸光度的变化；所述信号光经收集后进入光电倍增管转换为电信号，锁相放大器用于从电信号中提取信号成分，信号输入计算机生成不同波长的动力学结果曲线；信号光汇聚进入光纤光谱仪，输入计算机经过计算生成不同延迟时间下的瞬态吸收光谱。
[0015]本专利技术的第二个方面提供一种利用二次扰动激光的飞秒泵浦
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探测微区测量系统的测量方法，包括以下步骤：
[0016]步骤1，调整各光学器件中心高度，使得飞秒激光器(1)、分束镜Ⅰ(2)、声光调制器Ⅰ(3)、全反镜Ⅰ(4)、超连续谱产生套件(5)、连续激光器(6)、声光调制器Ⅱ(7)、电控位移台Ⅰ(8)、全反镜Ⅱ(9)、二向色镜Ⅰ(10)、全反镜Ⅲ(11)、电控位移台Ⅱ(12)、二向色镜Ⅱ(13)、全反镜Ⅳ(14)和二向色镜Ⅲ(15)在同一水平面上；
[0017]步骤2，飞秒激光器(1)发出的激光，经分束镜Ⅰ(2)分束为第一光束(B1)与第二光束(B2)；
[0018]步骤3，连续激光器(6)发出第三光束(B3)为二次扰动激光，经声光调制器Ⅱ(7)进行时域调制频率后，再经过电控位移台Ⅰ(8)调控与第一光束(B1)的时间延迟；
[0019]步骤4，第一光束(B1)经声光调制器Ⅰ(3)进行时域调制频率后作为泵浦光，与经全反镜Ⅱ(9)反射的第三光束(B3)在二向色镜Ⅰ(10)处合束为第四光束(B4)，再经过电控位移台Ⅱ(12)调控与第二光束(B2)的时间延迟；
[0020]步骤5，第二光束(B2)经超连续谱产生套件(5)产生超连续谱作为探测光，与经全反镜Ⅲ(11)反射的第四光束(B4)在二向色镜Ⅱ(13)处合束为第五光束(B5)；
[0021]步骤6，第五光束(B5)进入探测部分(Ⅱ)，经全反镜Ⅳ(14)反射，进入反射式物镜(16)，聚焦到样品台(17)夹持的样品上，样品产生信号光经反射式物镜(16)收集为第六光束(B6)；
[0022]步骤7，第六光束(B6)经二向色镜Ⅲ(15)反射进入接收部分(Ⅲ)，分束镜Ⅱ(18)将第六光束(B6)分为第七光束(B7)与第八光束(B8)；
[0023]步骤8，第七光束(B7)经凸透镜Ⅰ(19)汇聚后，经单色仪(20)筛选波长，入射到光电
倍增管(21)，光电倍增管(21)将获得的光信号转换为电信号后输入到锁相放大器(22)，用于提取信号成分，信号被输入计算机(27)形成动力学结果曲线；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用二次扰动激光的飞秒泵浦
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探测微区测量系统，其特征在于：包括激光产生及调节部分(Ⅰ)、探测部分(Ⅱ)和接收部分(Ⅲ)；所述激光产生及调节部分(Ⅰ)包括飞秒激光器(1)和连续激光器(6)；所述飞秒激光器(1)出射的激光束经过分束镜Ⅰ(2)分为两束，其中，反射的一束为第一光束(B1)，透射的一束为第二光束(B2)；所述连续激光器(6)出射的第三光束(B3)经声光调制器Ⅱ(7)、电控位移台Ⅰ(8)、全反镜Ⅱ(9)与经声光调制器Ⅰ(3)的第一光束(B1)，在二向色镜Ⅰ(10)合束为第四光束(B4)；第二光束(B2)经超连续谱产生套件(5)，与经电控位移台Ⅱ(12)、全反镜Ⅲ(11)的第四光束(B4)，在二向色镜Ⅱ(13)处合束为第五光束(B5)；所述探测部分(Ⅱ)包括第五光束(B5)，所述第五光束(B5)经全反镜Ⅳ(14)、二向色镜Ⅲ(15)、反射式物镜(16)汇聚到样品台(17)夹持的样品，产生的信号光为第六光束(B6)；第六光束(B6)经反射式物镜(16)收集、二向色镜Ⅲ(15)反射进入接收部分(Ⅲ)；所述接收部分(Ⅲ)包括第六光束(B6)，所述第六光束(B6)经分束镜Ⅱ(18)分为第七光束(B7)和第八光束(B8)；第七光束(B7)经凸透镜Ⅰ(19)、单色仪(20)、光电倍增管(21)和锁相放大器(22)与计算机(27)端口相连；第八光束(B8)经滤光片(24)、凸透镜Ⅱ(25)和光纤光谱仪(26)与计算机(27)端口相连。2.如权利要求1所述的利用二次扰动激光的飞秒泵浦
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探测微区测量系统，其特征在于：第一光束(B1)经声光调制器进行时域调制作为泵浦光。3.如权利要求1所述的利用二次扰动激光的飞秒泵浦
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探测微区测量系统，其特征在于：第二光束(B2)经连续谱产生套件产生超连续谱作为探测光。4.如权利要求1所述的利用二次扰动激光的飞秒泵浦
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探测微区测量系统，其特征在于：第三光束(B3)经声光调制器进行时域调制作为二次扰动激光。5.如权利要求1所述的利用二次扰动激光的飞秒泵浦
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探测微区测量系统，其特征在于：经过调制的泵浦光通过反射式物镜汇聚激发待测样品，使样品分子从基态激发到激发态。6.如权利要求1所述的利用二次扰动激光的飞秒泵浦
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探测微区测量系统，其特征在于：二次扰动激光与泵浦光合束，再对激发态分子进行二次扰动，得到二次扰动飞秒泵浦
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探测信号光。7.如权利要求1所述的利用二次扰动激光的飞秒泵浦
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探测微区测量系统，其特征在于：探测光与泵浦光之间的相对延时通过电控位移台实现，用于探测...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡翠方，高秀君，王权，张祖鑫，张嘉晨，丁晨良，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：