一种双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置制造方法及图纸

一种双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置，包括：偏振输出脉冲激光器输出脉冲激光；波片使激光偏振方向旋转；分光器件将激光束分成偏振方向互相垂直的两束；反射镜接收并反射激光束；电光调制器对激光束调制；倍频晶体使激光产生二次谐波；滤光片滤除指定波长区间内激光；扩束器将激光束直径扩大；电控位移平台前后移动；冷光镜将不同波长的激光束合束；固定调整架固定样品；聚焦透镜将激光辐照在样品表面；光电探测器接受滤光片透过的激光产生电信号；光电探测器的信号被滤波放大器放大。本实用新型专利技术将抽运光和探测光使用不同波长的飞秒脉冲激光，使用具有高选择透过性的滤光片滤除倍频后的抽运光，避免抽运光对探测信号的干扰，实现准确高效的测量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于固体热导率测试技术，尤其涉及一种双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置。
技术介绍
薄膜材料已广泛地运用于微电子、光电子等领域，而这些微器件在工作时将产生极高的热流密度，热堆积将直接影响到此类器件的工作效率以及可靠性。解决上述微器件散热问题极为迫切，这需要对组成上述微器件的薄膜材料热输运性质进行准确表征，以便揭示其热输运机理。在研究超快热力学过程，常常需要借助超短脉冲激光抽运-探测技术。在传统的超短激光脉冲抽运探测系统中，一般用一束水平(或垂直)的激光抽运，用另外一 束偏振方向恰好相反的光束探测，两束光以一定夹角入射，或者两束光共线入射，因此需要加入非线性晶体实现抽运光与探测光的分离；用光电探测器接收探测光，将信号传输给锁相放大器。然而，现有的非线性晶体的光消除效率仅为10_3至10_4，信噪比极低。现有技术中由于单波长抽运探测系统的低信噪比，则对抽运光与探测光的光路系统要求极高，使得系统结构复杂和操作不方便。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置，以解决现有技术中存在的问题。为实现上述目的，本实新型提供的双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置，包括一偏振输出脉冲激光器；将脉冲激光的偏振方向进行旋转的第一波片，置于偏振输出脉冲激光器的光路上；将偏振方向旋转的脉冲激光分成偏振方向互相垂直的两激光束的第一分光器件，该两束激光分别为水平方向偏振的抽运激光束和垂直方向偏振的探测激光束；接收并调制透射的水平方向偏振的激光束并输出调制激光束的电光调制器；接收并反射电光调制器透射的调制激光束并将该调制激光束进行偏转的第一反射镜；接收并聚焦第一反射镜反射的激光束的第一聚焦透镜；将第一聚焦透镜聚焦的激光束生成二次谐波激光束的倍频晶体；接受并聚焦倍频晶体投射的二次谐波激光束的第二聚焦透镜；将第二聚焦透镜透射的二次谐波激光束中未倍频的激光滤除并形成抽运激光束的第一滤光片；扩大探测激光束直径的扩束器，置于第一分光器件与第二反射镜之间的光路上；接受并反射被扩束的探测激光束并将被扩束的探测激光束进行偏转的第二反射镜;接受第二反射镜入射的探测激光束并反射与入射的探测激光束平行的探测激光束的平行光反射镜；由外部计算机控制可移动的电控位移平台，移动方向与从第二反射镜入射到平行光反射镜的激光束方向平行；接收平行光反射镜反射的激光束并使平行光反射镜反射的探测激光束的偏振方向发生旋转，以调节探测激光束功率的第二波片；接收偏振方向发生旋转的水平偏振激光束并输出偏振方向水平激光束的第二分光器件；将倍频的抽运激光束与非倍频的探测激光束耦合为一束激光的冷光镜； 聚焦抽运光束与探测光束的物镜；承载待测量样品的固定调整架，物镜聚焦的光束垂直入射到固定调整架上的待测量样品表面；接收并聚焦第二分光器件的垂直偏振的探测光束的第三聚焦透镜；滤除第三聚焦透镜透射的倍频的抽运光束的第二滤光片；接收第二滤光片透射的探测光束的光电探测器；滤除光电探测器输出信号的高频奇次谐波的滤波放大器，与外部计算机连接；将探测光束两次通过第三波片时偏振方向改变90度的第三波片。所述的双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置，其中，偏振输出脉冲激光器是波长为790nm到910nm的飞秒光纤激光器，重复频率80MHz，功率I. 85W，脉冲宽度lOOfs。所述的双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置，其中，第一波片和第二波片均采用二分之一波片；第三波片采用四分之一波片。所述的双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置，其中，在45度角入射冷光镜情况下，倍频激光束全部反射，非倍频激光束全部透射。所述的双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置，其中，电光调制器的调制频率800Hz到30MHz可调节，频率由外部计算机控制，或用数据信号发生器输出的信号外触发工作。所述的双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置，其中，电控位移平台的精度lOOnm，扫描范围60cm，对应的光学延迟范围4ns。所述的双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置，其中，光电探测器是高速PIN 二极管、雪崩二极管、光电倍增管或电荷耦合器件，响应时间小于10ns。所述的双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置，其中，倍频晶体是BBO晶体或BIBO晶体，厚度为O. 5至1mm，边长5至IOmm的正方形，或者直径为5到IOmm的圆形。所述的双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置，其中，滤波放大器是由电感、BNC接头及绝缘盒构成。所述的双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置，其中，第一滤光片对未倍频激光束的透过率为10_7到10_9，第二滤光片对倍频激光束的透过率为10_7到10Λ本技术的技术效果和优点是本技术将抽运光和探测光使用不同波长的飞秒脉冲激光，通过冷光镜合为一束共线光，在两束激光到达探测器之前使用具有高选择透过性的滤光片滤除抽运光，避免抽运光对信号的干扰，可实现准确高效的测量；使得操作更加简单；利用滤波放大器有效滤除高频谐波的影响，有效提高信号的准确度。附图说明 图I是本技术实施例的结构示意图。附图中主要部件说明I偏振输出脉冲激光器；2第一波片；3第一分光器件；4电光调制器；5电光调制器驱动器；6第一反射镜；7第一聚焦透镜；8倍频晶体；9第二聚焦透镜；10第一滤光片；11扩束器；12第二反射镜；13平行光反射镜；14电控位移平台；15第二波片；16第二分光器件；17第三波片；18冷光镜；19物镜；20固定调整架；21第三聚焦透镜；22第二滤光片；23光电探测器；24滤波放大器。具体实施方式本技术提供的双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置的技术方案是通过倍频模块，将抽运光倍频，再通过冷光镜与未倍频的探测光耦和的方式合并为一束光。下面结合图I对本技术加以详细说明，应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本技术的理解，而对其不起任何限定作用。如图I所示，偏振输出脉冲激光器I是波长790nm 910nm的飞秒光纤激光器，重复频率80MHz，脉冲宽度lOOfs，波长800nm时平均功率为IW I. 85W。第一波片2和第二波片15均采用二分之一波片；第三波片17采用四分之一波片；第一分光器件3和第二分光器件16均采用偏振分光器件；第一反射镜6和第二反射镜12均米用45度激光反射镜；冷光镜对于800nm波长的激光束为垂直透射；对于400nm波长的激光束为45度全反射。第一滤光片10与第二滤光片22的透光率为1(Γ7至10Λ电光调制器4的调制频率800Hz到30MHz可调节，频率由电光调制器驱动器5控制；电光调制器驱动器5由外部计算机控制，也可以用其它数据信号发生器输出的信号外触发工作；倍频晶体8，采用规格为5mmX5mmX0· 5mm的非线性光学晶体(ΒΙΒ0晶体)，与第一聚焦透镜7、第二聚焦透镜9构成倍频模块；第一聚焦透镜7、第二聚焦透镜9的焦距均为30mm ；扩束器11，由不同焦距的凹透镜及凸透镜组成；电控位移平台14最高精度每步lOOnm，扫描范围60cm，对应的光学延迟范为4ns ；物镜19采用消色差，放大倍数10倍，焦距为20mm ；光电探测器23可以是雪崩二极管、光电倍增管，或是电荷耦合器件CCD，响应时间小于IOns0第三聚焦透镜21，根据要求的不同可以选择焦距为IOmm到300mm ；滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置，其特征在于，包括：一偏振输出脉冲激光器；将脉冲激光的偏振方向进行旋转的第一波片，置于偏振输出脉冲激光器的光路上；将偏振方向旋转的脉冲激光分成偏振方向互相垂直的两激光束的第一分光器件，该两束激光分别为水平方向偏振的抽运激光束和垂直方向偏振的探测激光束；接收并调制透射的水平方向偏振的激光束并输出调制激光束的电光调制器；接收并反射电光调制器透射的调制激光束并将该调制激光束进行偏转的第一反射镜；接收并聚焦第一反射镜反射的激光束的第一聚焦透镜；将第一聚焦透镜聚焦的激光束生成二次谐波激光束的倍频晶体；接受并聚焦倍频晶体投射的二次谐波激光束的第二聚焦透镜；将第二聚焦透镜透射的二次谐波激光束中未倍频的激光滤除并形成抽运激光束的第一滤光片；扩大探测激光束直径的扩束器，置于第一分光器件与第二反射镜之间的光路上；接受并反射被扩束的探测激光束并将被扩束的探测激光束进行偏转的第二反射镜；接受第二反射镜入射的探测激光束并反射与入射的探测激光束平行的探测激光束的平行光反射镜；由外部计算机控制可移动的电控位移平台，移动方向与从第二反射镜入射到平行光反射镜的激光束方向平行；接收平行光反射镜反射的激光束并使平行光反射镜反射的探测激光束的偏振方向发生旋转，以调节探测激光束功率的第二波片；接收偏振方向发生旋转的水平偏振激光束并输出偏振方向水平激光束的第二分光器件；将倍频的抽运激光束与非倍频的探测激光束耦合为一束激光的冷光镜；聚焦抽运光束与探测光束的物镜；承载待测量样品的固定调整架，物镜聚焦的光束垂直入射到固定调整架上的待测量样品表面；接收并聚焦第二分光器件的垂直偏振的探测光束的第三聚焦透镜；滤除第三聚焦透镜透射的倍频的抽运光束的第二滤光片；接收第二滤光片透射的探测光束的光电探测器；滤除光电探测器输出信号的高频奇次谐波的滤波放大器，与外部计算机连接；将探测光束两次通过第三波片时偏振方向改变90度的第三波片。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祝捷，朱丽丹，孙方远，唐大伟，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：实用新型
国别省市：