一种光束能量回收利用的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种光束能量回收利用的系统，即对从被照射样品反射或透射的光束进行多次反射操作并回收利用，同时利用光学透镜能够将平行光会聚到一点的特性，使得回收利用的光束都照射到样品上的同一区域，使样品表面被照射区域的辐照强度显著增强，从而大幅提高光束能量的利用效率。本实用新型专利技术适用于各类基于光与物质相互作用而激发各种效应的材料特性检测分析方法、尤其适用于对具有较高反射率或较高透射率的微弱吸收材料的特性检测及分析。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
ー种光束能量回收利用的系统
本技术涉及光束辐照对材料进行检测和分析领域，具体是ー种光束能量回收利用的系统，可以大幅度提高检测速度和检测灵敏度。
技术介绍
光束辐照到样品上，由于光与物质的相互作用，会激发产生各种效应，包括光激发热效应、光激发声波、光致发光等各类现象。通过对这些光激发波效应的检测和分析可以得到关于样品的很多信息，从而衍生出各种基于光激发波的精密分析测试仪器与成像设备，广泛应用于新材料、新能源、电子信息、环境科学、生物医疗、先进制造业等各个领域。在这些基于光激发波效应的各类检测分析技术与仪器中，检测的动态范围、灵敏度等參数指标与激发光束的功率密切相关。通常光束功率越高，所激发产生的效应越显著，检测到的有效信号也越大。特别是在一些对光吸收很弱的材料的检测分析中，通常需要利用很高功率的光束，才能够获得足够的有效信号。而大功率的光源一般体积较为庞大，价格昂贵，这使得采用这类光源的检测系统结构比较复杂、成本居高不下，不利于广泛应用。在上述的应用中，如果能够利用相对较低功率的光束达到与高功率光束类似的效果，或是对高功率光束充分有效利用，用ー个强光源的成本实现多个强光源的效果，在实际应用中都将有非常重要的意义。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供ー种光束能量回收利用的系统，其对从被照射样品反射或透射的光束进行多次反射操作并回收利用，同时利用光学透镜能够将平行光会聚到一点的特性，使得回收利用的光束都照射到样品上的同一区域，使样品表面辐照区域的辐照强度显著增强，从而大幅提高光束能量的利用效率，使光束产生的辐照效应更显著。本技术的技术方案为:—种光束能量回收利用的系统，包括有相对样品表面设置泵浦光反射装置和设置于泵浦光反射装置和样品之间的聚焦透镜。见图3，所述的反射装置为多个，围成ー圈排列，其轴心与聚焦透镜的圆心重合，I为第一次照射于聚焦透镜8上的光斑，2为第二次照射于聚焦透镜8上的光斑，3和6均为反射装置，第二次穿过聚焦透镜8的激光光束经反射装置3反射后第三次入射到聚焦透镜8上，对应光斑为4 ;第三次穿过聚焦透镜8的激光光束经样品反射后第四次入射到聚焦透镜8上，对应光斑为5，第四次穿过聚焦透镜8的激光光束经过光反射装置6反射后再次入射到聚焦透镜8上，对应光斑为7 ;依次类推，由透镜和光反射装置组成的光束能量回收利用系统可以对入射的光束进行多次重复利用。所述的反射装置包括有相对透射型样品或反射型样品前表面设置的前泵浦光反射装置和相对透射型样品后表面设置的后泵浦光反射装置，所述的聚焦透镜包括有设置于透射型样品和前泵浦光反射装置之间、或反射型样品和前泵浦光反射装置之间的前聚集透镜和设置于透射型样品和后泵浦光反射装置之间的后聚集透镜。见图1，对于高能量反射率的样品，即反射型样品的光束能量回收利用的方法，具体包括以下步骤:a、泵浦光束I照射到聚焦透镜2上，然后第一次穿过聚焦透镜2的光束3会聚到样品4表面的福照点,其中大部分光束能量被样品表面反射；b、样品表面反射的光束5第二次穿过聚焦透镜2，然后光束6经过泵浦光反射装置7反射； C、由泵浦光反射装置7反射的激光光束8第三次照射到聚焦透镜2上，然后穿过聚焦透镜2的光束9再次会聚到样品4表面的辐照点，与第一次经过聚焦透镜2会聚到样品表面上的辐照点重合，并再次被样品4表面反射并第四次穿过聚焦透镜，依次重复上述步骤，光束不停地在样品4和泵浦光反射装置7之间反射传输，直至反射光束的能量不足以引起样品上辐照点的光束辐照强度为止。见图2，对于高能量透射率的样品，即透射型样品的光束能量回收利用的方法，具体包括以下步骤:a、泵浦光束I照射到前聚焦透镜2上，然后第一次穿过前聚焦透镜2的光束3会聚到样品4前表面的辐照点，其中大部分激光能量从样品4后表面透射；b、透射出的光束5第一次经过后聚焦透镜6，经过后聚焦透镜6的光束7经后泵浦光反射装置8反射；C、由后泵浦光反射装置8反射的光束9第二次经过后聚焦透镜6，然后穿过后聚焦透镜6的光束10从样品4后表面入射到样品4前表面的辐照点，因为聚焦透镜的光学特性，此次聚焦后的光点在样品前表面上与第一次聚焦后的光点重合；d、从样品4前表面出射的光束11第二次经过前聚焦透镜2，然后激光光束12经前泵浦光反射装置13反射；e、前泵浦光反射装置13反射的光束12第三次经过前聚焦透镜2并会聚到样品4前表面的处理点，依次重复以上步骤，光束不停地在前泵浦光反射装置13和后泵浦光反射装置8之间对样品进行辐照处理，直至反射光光束的能量不足以引起样品上辐照点的光束辐照强度为止。本技术中，反射型样品辐照点的辐照光能量E如式(I)所示:E=E0T+E0T(R1TR2T) + E0T(R1TR2T) 2+…+ E0T(R1TR2T)N (I)其中，N是光束重复利用的次数，E0表示初始入射光能量，T表示聚焦透镜的透过率，R1表示样品表面的反射率，R2光反射装置的反射率；假定R2=99.95%，T=99.95%，光束重复利用次数为Ν=10，针对不同样品反射率情况，根据式(1)，样品表面照射点处累计的光能量E和初始入射光能量Ε。的比值如下表1所示:表1样品反射率R1 |90%|95%|99%Ε/Ε。|6.8丨8.6丨10.4由以上计算与分析可以看出，本技术对具有良好反射率的样品可以比较容易地使光能量在样品上处理点处增强8-10倍。本技术中，透射型样品照射点的辐照光能量E如式(2)所示:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光束能量回收利用的系统，其特征在于：包括有相对样品表面设置泵浦光反射装置和设置于泵浦光反射装置和样品之间的聚焦透镜；所述的反射装置包括有相对透射型样品或反射型样品前表面设置的前泵浦光反射装置和相对透射型样品后表面设置的后泵浦光反射装置，所述的聚焦透镜包括有设置于透射型样品和前泵浦光反射装置之间、或反射型样品和前泵浦光反射装置之间的前聚集透镜和设置于透射型样品和后泵浦光反射装置之间的后聚集透镜。

【技术特征摘要】
1.一种光束能量回收利用的系统，其特征在于:包括有相对样品表面设置泵浦光反射装置和设置于泵浦光反射装置和样品之间的聚焦透镜；所述的反射装置包括有相对透射型样品或反射型样品前表面设置的前泵浦光反射装置和相对透射型样品后表面设置的后泵浦光反射装置，所述的聚焦透镜包括有设置于透射型样品和前泵浦光反射装置之间、或反射型样品和前泵浦光反射装置之间的前聚集透镜和设置于透射型样品和后...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴周令，陈坚，吴令奇，黄明，
申请(专利权)人：合肥知常光电科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：