[发明专利]泵浦光与信号光同步斩波、信号光分区记录的泵浦-探测光谱的方法及实现装置

说明书

技术领域

本发明涉及泵浦光与信号光同步斩波、信号光分区记录的泵浦-探测光谱的方法及实现装置，属于光学领域。

背景技术

泵浦-探测技术是通过改变泵浦光与探测光脉冲之间到达样品时间的间隔，记录不同时间延迟下探测光通过样品后信号光的变化，从而研究样品中时间分辨的光诱导物性变化规律。在常规的泵浦-探测技术中，由于记录的是探测光在泵浦光作用前后的相对变化量，所以泵浦-探测技术是有背景探测，当激光输出能量有低频起伏时(比如，飞秒激光泵浦-探测技术中，当探测光为晶体产生的白光时，白光的稳定性与激光能量相关，易有起伏)，也就是背景有起伏时，相邻两个信号，即有泵浦光作用和无泵浦光作用的信号就会有较大的随机起伏引起的背景差异，这会给测量结果带来较大偶然误差，即使采取多次曝光累加的方法也无法在根本上避免这种偶然误差，并且相应地实验过程则需要更长时间。

发明内容

本发明目的是为了解决有背景探测的泵浦-探测技术当激光输出能量有低频起伏时，测量结果中的偶然误差无法在根本上避免的问题，提供了一种泵浦光与信号光同步斩波、信号光分区记录的泵浦-探测光谱的方法及实现装置。

本发明所述泵浦光与信号光同步斩波、信号光分区记录的泵浦-探测光谱的方法为：

光学斩波器的偶数孔作遮光处理；

同步输入泵浦光和探测光作为泵浦-探测光谱的光源；

先利用经遮光处理后的光学斩波器将延迟t时刻的泵浦光的重复频率减半；

然后，泵浦光和探测光依次入射样品，输出信号光；

再利用分束器和经遮光处理后的光学斩波器将所述信号光按奇数脉冲与偶数脉冲分开，形成有泵浦光作用和无泵浦光作用两束信号光，两束信号光分别经光纤收集、成像单色仪分光后入射到成像CCD上下两个区域，经成像CCD单次或多次曝光后同步获取有泵浦光谱信号光谱和无泵浦光谱信号光谱。

所述泵浦光与信号光同步斩波、信号光分区记录的泵浦-探测光谱的方法的实现装置，它包括样品、经遮光处理的光学斩波器、第一泵浦光全反射镜、第二泵浦光全反射镜、第三泵浦光全反射镜、光学延迟组、二向分色镜、第一探测光全反镜、第二探测光全反镜、信号光全反镜、半反镜、第一耦合透镜、第二耦合透镜、第一光纤头、第二光纤头、尾纤合并耦合装置和CCD成像光谱仪，CCD成像光谱仪由成像单色仪和成像CCD构成，

泵浦光经第一泵浦光全反射镜反射后输出反射后泵浦光，反射后泵浦光经光学延迟组后输出延迟后泵浦光，延迟后泵浦光再经第二泵浦光全反射镜反射后入射至经遮光处理的光学斩波器，经遮光处理的光学斩波器输出重复频率减半泵浦光，重复频率减半泵浦光经第三泵浦光全反射镜和二向分色镜两次反射后共线入射至样品；

与泵浦光同时发出的探测光经第一探测光全反镜和第二探测光全反镜两次全反射后输出反射后探测光，反射后探测光透射二向分色镜后共线入射至样品；

样品输出的信号光经半反镜分成两路，输出一路反射信号光和一路透射信号光，经遮光处理的光学斩波器的奇数孔位置输出有泵浦光作用的信号光，经遮光处理的光学斩波器的偶数孔位置输出无泵浦光作用的信号光，

有泵浦光作用的信号光经第一耦合透镜入射至第一光纤头，

无泵浦光作用的信号光经第二耦合透镜入射至第二光纤头，

第一光纤头和第二光纤头输出的信号光经尾纤合并耦合装置后输出，并经过成像单色仪入射至成像CCD，成像CCD的上半部分显示有泵浦光作用信号光的光谱，成像CCD的下半部分显示无泵浦光作用信号光的光谱。

本发明的优点：本发明采用了泵浦光与信号光同步斩波、信号光分区记录的技术，利用遮光处理后的光学斩波器将泵浦光的重复频率减半，从而使相邻信号脉冲分别为有泵浦光作用输出和无泵浦光作用输出，再利用分束器和斩波器将信号光按奇数脉冲与偶数脉冲分开，形成有泵浦光作用和无泵浦光作用两束信号光，分别经光纤收集，单色仪分光，入射到成像CCD上下两个区域，经CCD单次或多次曝光后同步获取有泵浦光谱信号和无泵浦光谱信号。

本方法适用性：重复频率低于几千赫兹的脉冲激光作为泵浦光和探测光；所用脉冲激光的脉宽为纳秒、皮秒和飞秒量级；信号光为探测光经过样品形成的反射光、透射光、衍射光、或二次谐波。

本发明与常规的泵浦-探测光谱方法相比，本方法的优点是：操作简单，适用于任何成像CCD，不受CCD响应速度和曝光时间限制，有效抑制了低频激光光强起伏与环境杂散光引起的测量噪声，极大地提高了测量精度。

附图说明