[发明专利]一种基于飞秒泵浦探测的红外光谱系统

说明书

本发明涉及一种基于飞秒泵浦探测的红外光谱系统，飞秒激光器将输出的飞秒激光脉冲发射到光学参量放大器；光学参量放大器将飞秒激光脉冲转换为中红外激光脉冲并经分束镜分成泵浦光和探测光；法布里珀罗干涉器用于将飞秒泵浦光窄化为皮秒光，并将其发射到对角反射镜；皮秒光与探测光聚焦到待测样品，经待测样品出射的光信号经光谱仪发射到红外阵列检测器，数据采集卡采集红外阵列检测器光谱信号，并将其发送到计算机得到待测样品的光谱信息。本发明还设置有可见光激发模式，本发明通过一套系统既能实现对分子动态结构的检测，又能实现对分子光化学过程的追踪，为分子动力学研究提供便捷又全面的多功能检测手段。

技术领域

本发明是关于一种智能化的基于飞秒泵浦探测的红外光谱系统，涉及光谱学技术领域。

背景技术

飞秒二维红外光谱技术是一种新兴的分子动态结构检测手段，具有以飞秒时间分辨率测定凝聚相分子动态结构的能力。目前采用的三光束超快红外激光脉冲的二维红外光谱方法，其核心光路和整套装置搭建起来比较困难，光路中主要部件的协调控制也比较复杂。若能应用简便的原理及部件搭建飞秒二维红外光谱系统，既可避免结构的庞大又大大节省了成本。

另外，可见光激发下分子的结构及配体会经历一系列的变化，例如光异构化、光解等过程，因此超快的可见光激发-红外探测光谱方法是研究光化学及光催化过程的有力手段。若能实现可见光激发-红外探测的光谱测试，对于研究光化学的基本过程有重要的意义和价值。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单、成本较低的基于飞秒泵浦探测的红外光谱系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：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，所述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。

优选地，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。

优选地，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。