[发明专利]基于全反射镜的二维光谱测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及光谱测量，具体涉及一种基于全反射的二维光谱测量装置及测量方法。

背景技术

二维光谱是最近几十年间才发展起来的，特别是二维电子光谱，是最近十多年才发展起来的。相比于一维光谱，两个维度都是频率的二维光谱能揭示隐藏在一维光谱下的一些信息。二维光谱被广泛应用于探测物质的电子和振动能级，解析分子结构；探测光合物质的光合作用过程；半导体的量子井结构等。

目前，用于二维光谱测量的大部分装置，产生四束激光所用的方法都是借助分束片来进行，由于分束片本身对适用波长的限制，使得装置不能在一个很大的光谱范围内进行测量。而且分束片有可能会引入色散，从而影响最终的测量结果。虽然有人提出使用全反射镜来进行测量[参见文献1：Zhang Y,Meyer K,Ott C,et al.Passively phase-stable monolithic all-reflective two-dimensional electronic spec-troscopy based on a 4-quadrant mirror[C]//Journal of Physics:Conference Series.IOP Publishing,2014,488(14):142001.]，但是其装置为了保证在平移台移动的时候，反射光束位置有较小的偏移量，就必须让4块反射镜的倾角较小，这样做又必须需要较长的光程来区分延时前、后光束，从而导致了光束的发散过大而使得四束光束产生混合，影响后面测量。

发明内容

为了克服上述技术存在的问题，本发明旨在提供一种能够在宽光谱范围内测量二维光谱的实验装置。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于全反射镜的二维光谱测量装置，特点在于其构成包括：分束挡板、方形柱体四面反射镜、第一延时反射镜、第二延时反射镜、第三延时反射镜、第四延时反射镜、空间滤波器、衰减片、第一凹面反射镜、样品、第二凹面反射镜、挡光板和光谱测量装置，所述的方形柱体四面反射镜是方形柱体四个外侧面均为反射镜的反射体，所述的第一延时反射镜、第二延时反射镜、第三延时反射镜、第四延时反射镜均由两个反射镜面构成，两个镜面之间的角度相等，沿入射激光的方向依次是所述的分束挡板和方形柱体四面反射镜，所述的入射激光光束的中心与所述的分束挡板上四个小孔组成的矩形的中心重合，所述的方形柱体四面反射镜的轴线竖直且一相对的边棱与过所述的分束挡板的中心的对称轴共平面，在所述的方形柱体四面反射镜的两侧的上下分别设置所述的第一延时反射镜、第二延时反射镜、第三延时反射镜和第四延时反射镜，所述的第一延时反射镜、第二延时反射镜、第三延时反射镜和第四延时反射镜分别安装在各自的可控平移台上，使由所述的入射激光经所述的分束挡板的四个小孔出射的四束平行光束：参考光束、a光束、b光束和c光束，分别入射并经所述的方形柱体四面反射镜两邻面反射，再分别经所述的第一延时反射镜、第二延时反射镜、第三延时反射镜和第四延时反射镜反射射向到所述的方形柱体四面反射镜的另两邻面，反射后仍为四束平行光束，在该四束平行光束方向依次是所述的空间滤波器、第一凹面反射镜、样品、第二凹面反射镜、挡光板和光谱测量装置，所述的第一凹面反射镜和第二凹面反射镜相对且共焦平面，所述的样品位于第一凹面反射镜和第二凹面反射镜的共焦平面处，所述的衰减片处于所述的样品之前的参考光路上，所述的四束激光入射到第一凹面反射镜上聚焦到样品上，经过样品的四束激光又经过第二凹面反射镜重新变为四束平行光束，该四束平行光束经过所述的挡光板后，只让所述的参考光和信号光通过，最后入射到光谱仪。

所述的第一延时反射镜、第二延时反射镜、第三延时反射镜、第四延时反射镜均由两个反射镜面构成，两个镜面之间的角度为直角。

利用上述二维光谱测量装置进行二维光谱测量的方法，该方法包括下列步骤：