[实用新型]一种双色飞秒激光共线抽运探测热反射装置

说明书

技术领域

本实用新型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。

背景技术

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。

实用新型内容

本实用新型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1.85W，脉冲宽度100fs。

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100nm，扫描范围60cm，对应的光学延迟范围4ns。