[发明专利]一种瞬态吸收检测系统和方法

说明书

本发明实施例提供一种瞬态吸收检测系统和方法，其中，通过脉冲泵浦激光激发样品；采用超短脉冲激光作为探测光并通过一组反射镜和分束镜获得空间分离的多个具有固定延时的平行探测脉冲；通过脉冲延时发生器控制泵浦光和探测光之间的同步和相对延时；通过分束镜将平行的多个探测脉冲分光；一部分探测光通过离轴抛物镜聚焦到测试样品上的泵浦光作用区域，再通过另一个离轴抛物镜对探测光进行收集和准直，另一部分探测光以同样方式聚焦穿过另一块参考样品；分别将这两部分探测光通过透镜聚焦于独立的电荷耦合器件上；最后通过数据采集设备分析每个探测子脉冲的对应光强，获得材料在泵浦激光作用下不同延时时刻的瞬态吸收强度。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种瞬态吸收检测系统和方法。

背景技术

激光和物质的相互作用是研究高性能光学元件、光电器件的重要基础，而在激光与材料相互作用过程中，材料电子结构和相态转变的动力学过程与材料的性能密切相关，研究和分析材料在激光激发下的瞬态特性具有重要意义，现有的瞬态吸收检测方法一般包括以下两类。

(1)基于飞秒泵浦-探测技术实现的瞬态吸收检测方法，其中，通过将飞秒激光分束为泵浦光和探测光，在两者之间利用光学延迟方法固定泵浦光和探测光的延时，可以获得特定延时下的材料瞬态吸收，再通过电动位移台等方法改变光学延时采集不同时刻的瞬态吸收，通过多次重复测量获取瞬态吸收动力学曲线；

(2)基于闪光光解技术的瞬态吸收检测方法，其中，利用脉冲激光作为泵浦光，利用连续稳态光源作为探测光，利用光电探测器和示波器组成具有时间分辨功能的探测部件，直接测量瞬态吸收的时间动力学曲线，但其时间分辨能力目前最高仅在ns级别。

然而对于某些非破坏的不可逆物理过程(如脉冲激光辐照疲劳效应、激光损伤等)，由于相关物理事件难以精确重复，不同发次的结果难以准确反应材料的真实动力学过程。针对此类事件，如上述这两种常规的瞬态吸收检测方法便存在局限性，飞秒泵浦-探测技术因为需要重复性测量因此无法对单一事件进行有效分析，而闪光光解方法的时间分辨率可能又无法满足要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种瞬态吸收检测系统和方法，能够有效解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明较佳实施例提供一种瞬态吸收检测系统，所述系统包括泵浦光源、探测光源、脉冲延时发生器、第一反射镜、第二反射镜、第一分束镜、第二分束镜、第一离轴抛物镜、第二离轴抛物镜、第三离轴抛物镜、第四离轴抛物镜、第一透镜、第二透镜、第一电荷耦合器件和第二电荷耦合器件；

所述脉冲延时发生器与所述泵浦光源和所述探测光源分别连接以用于控制由所述泵浦光源发射的泵浦光与由所述探测光源发射的探测光同步；

所述泵浦光源的出光侧朝向所述第一反射镜以使得由所述泵浦光源发射的泵浦光经所述第一反射镜反射后入射至测试样品；

所述探测光源的出光侧朝向所述第二反射镜，所述第一分束镜位于所述第二反射镜与所述第二分束镜之间，所述第一离轴抛物镜和所述第二离轴抛物镜分别位于所述第二分束镜的两侧，所述第三离轴抛物镜位于所述第一透镜和所述第一离轴抛物镜之间，且所述测试样品位于所述第一离轴抛物镜和所述第三离轴抛物镜之间，所述第一透镜位于所述第三离轴抛物镜和所述第一电荷耦合器件之间，所述第四离轴抛物镜位于所述第二离轴抛物镜与所述第二透镜之间，且参考样品位于所述第四离轴抛物镜和所述第二离轴抛物镜之间，所述第二透镜设置于所述第四离轴抛物镜和所述第二电荷耦合器件之间；