[发明专利]一种基于飞秒泵浦探测的红外光谱系统

权利要求书

1.一种基于飞秒泵浦探测的红外光谱系统，其特征在于，该红外光谱系统包括飞秒激光器、光学参量放大器、分束镜、法布里珀罗干涉器、对角反射镜、光谱仪、红外阵列检测器和计算机；

所述飞秒激光器将输出的飞秒激光脉冲发射到所述光学参量放大器；所述光学参量放大器将飞秒激光脉冲转换为飞秒中红外激光脉冲并经所述分束镜分成泵浦光和探测光；所述法布里珀罗干涉器用于将飞秒泵浦光窄化为皮秒光，通过改变所述法布里珀罗干涉器的电压获得不同波长的皮秒泵浦光，并将其发射到所述对角反射镜；所述对角反射镜固定在一用于带动所述对角反射镜运动，从而改变泵浦光光程的电动平移台上；经所述对角反射镜出射的皮秒光与经所述分束镜出射的探测光聚焦到待测样品，经所述待测样品出射的光信号经所述光谱仪发射到所述红外阵列检测器，数据采集卡采集所述红外阵列检测器光谱信号，并将其发送到所述计算机，获得在一系列皮秒泵浦光激发下待测样品的光谱信息。

2.如权利要求1所述的一种基于飞秒泵浦探测的红外光谱系统，其特征在于，该红外光谱系统还包括一Topas、另一对角反射镜和若干反射镜，所述飞秒激光器将输出的飞秒激光脉冲发射到所述Topas产生可见激发光，所述可见激发光经所述另一对角反射镜和若干反射镜聚焦到所述待测样品，所述另一对角反射镜固定在用于带动所述另一对角反射镜运动改变可见激发光光程的另一电动平移台上；经所述待测样品出射的光信号经所述光谱仪发射到所述红外阵列探测器，所述数据采集卡采集所述红外阵列检测器的光谱信号，并将其发送到所述计算机进行处理完成待测样品的光化学过程分析。

3.如权利要求1所述的一种基于飞秒泵浦探测的红外光谱系统，其特征在于，所述光学参量放大器包括第一～第二分光镜、第一～第二二向色镜、第一～第二对角反射镜、一宝石片和一KTP晶体，其中，第一对角反射镜和第二对角反射镜分别通过一手动平移台控制其运动；

所述飞秒激光器发出的飞秒激光发射到第一分光镜，经所述第一分光镜反射的光作为第一路光依次经一反射镜和一聚焦镜聚焦到所述宝石片产生连续的白光，白光经所述第一对角反射镜发射到所述第一二向色镜；

经所述第一分光镜透射的光依次发射到反射镜和第二分光镜，经所述第二分光镜反射的光作为一级泵浦发射到所述第一二向色镜，一级泵浦与白光产生一级放大，一级放大的光经所述KTP晶体、第二二向色镜和一凹面镜反射回到所述KTP晶体；

经所述第二分光镜透射的光作为第三路光依次经第二对角反射镜、反射镜和所述第二二向色镜发射到所述KTP晶体，第三路光与一级放大光共同作用产生二级放大光，使得飞秒激光脉冲转换为飞秒中红外激光脉冲。

4.如权利要求1所述的一种基于飞秒泵浦探测的红外光谱系统，其特征在于，所述飞秒激光器输出800nm的飞秒激光，经所述光学参量放大器后直接产生2.5～4.4μm飞秒中红外激光脉冲。

5.如权利要求1～4任一项所述的一种基于飞秒泵浦探测的红外光谱系统，其特征在于，所述计算机内设置一智能化控制系统，该智能化控制系统包括一法布里珀罗干涉器控制单元、二电动平移台控制显示单元、一光谱仪控制单元和一飞秒脉冲积分控制显示单元；

所述法布里珀罗干涉器控制单元用于控制所述法布里珀罗干涉器输出的电压范围及电压数值，通过改变电压实现对窄化的泵浦光波长及脉宽的调节，获得不同频率激发光；所述电动平移台控制显示单元用于控制所有所述电动平移台的运动，通过控制所有所述电动平移台的运动，改变经相应所述对角反射镜出射的泵浦光和探测光之间的时间间隔；所述光谱仪控制单元用于实现测试过程中对光谱仪的光栅以及光栅的中心波长的选择；所述飞秒脉冲积分控制单元同时采集多检测通道，并将有激发光和无激发光两种情况下多通道光信号进行相除并取对数，得到瞬态红外光谱信号。