[发明专利]一种共轴飞秒时间相关相干反斯托克斯拉曼散射测试系统

说明书

本发明涉及一种共轴飞秒时间相关相干反斯托克斯拉曼散射测试系统，属于超快飞秒激光领域。主要包括飞秒脉冲激光发生器、光学参量振荡器、反射镜、分束镜、二向色镜、圆环光产生装置、样品池、光电倍增管信号接收装置和计算机。本发明优点是结构新颖，将原本用来调节激光脉冲间角度的反射镜由6个减少到2个，通过对圆环状飞秒激光脉冲的圆环直径的改变，来调整飞秒激光脉冲间的角度，将原本需要6个飞秒激光脉冲调节自由度的时间相关相干反斯托克斯拉曼散射技术，优化为只调整2个反射镜和圆环状飞秒激光脉冲的圆环直径3个调节自由度，大大提高了系统的稳定性、可调节易用性和可重复性。

技术领域

本发明属于超快飞秒激光领域，特别是一种具有良好稳定性、可调节易用性的，由一束波长可调的圆环状飞秒激光脉冲和一束波长固定的飞秒激光脉冲来实现的一种共轴飞秒时间相关相干反斯托克斯拉曼散射光试系统。

背景技术

时间相关相干反斯托克斯拉曼散射技术是一种典型的非线性激光技术。通过改变激光脉冲的特性使得时间相关相干反斯托克斯拉曼散射技术具有多种演化形式，其可以探测样品基态或激发态上的多种信息。二十世纪六十年代中期皮秒激光技术的发展、二十世纪七十年代亚皮秒级的碰撞锁模染料激光器的问世，以及九十年代初的操作简单的商用化自锁模钦宝石激光器的研制成功使得飞秒激光技术在不同应用领域得到了迅速发展。其中，通过利用飞秒激光多脉冲泵浦的时间相关相干反斯托克斯拉曼散射技术，可获得许多物质结构变化或能量转化等重要结果，人们可利用这一技术研究具有发光特性的物质和发光过程、燃料的火焰温度探测和中间产物的鉴定等等。

对于时间相关相干反斯托克斯拉曼散射技术的实现，需要利用三束飞秒激光脉冲，其中两束飞秒激光脉冲的波长相同，另一束飞秒激光脉冲的波长与前面提到的飞秒激光脉冲波长不同，这三束飞秒激光脉冲需要汇聚在所探测样品的同一点上，且它们之间入射到样品上时的相对角度需要满足特定的公式。这就需要对三束飞秒激光脉冲的方向进行精确调节，为了满足对三束飞秒激光脉冲每一束激光脉冲都能调节其出射角度和位置这一实验条件，每一个飞秒激光脉冲都需要放置2个反射镜来对其角度进行调节，一共需要6个反射镜。这极大的增加了实验操作的难度和复杂程度，实验的可重复性也较差。(王英惠.两种典型有机共轭聚合物相干振动过程的超快光谱研究[D].哈尔滨工业大学,2009.)

发明内容

本发明提供一种共轴飞秒时间相关相干反斯托克斯拉曼散射测试系统，以解决目前存在的因结构复杂、极大的增加了实验操作的难度和复杂程度，实验的可重复性也较差的问题。

本发明采取的技术方案是：飞秒脉冲激光发生器产生的一束飞秒脉冲激光、经过反射镜一、分束镜后，将飞秒脉冲激光分成两束波长相同的飞秒脉冲激光一和飞秒脉冲激光二，其中飞秒脉冲激光二进入光学参量振荡器，从光学参量振荡器出射的飞秒脉冲激光三的波长会发生改变，实现飞秒脉冲激光三的波长在一定范围内的调节，经过光学参量振荡器产生的飞秒脉冲激光三，再经过圆环光产生装置后，形成了一束圆环形状飞秒脉冲激光，该圆环形状飞秒脉冲激光与经反射镜二反射后的飞秒脉冲激光一在二向色镜处进行合束，得到一束共轴混合飞秒脉冲激光、其中飞秒脉冲激光一位于圆环状飞秒脉冲激光的中间；该共轴混合飞秒脉冲激光经过凸透镜一后，汇聚在位于样品池中间的样品处，此时该共轴混合飞秒脉冲激光与样品池中间的样品发生相互作用，产生一个波长与汇聚在样品上的共轴混合飞秒脉冲激光不同的信号脉冲激光，使透过样品的脉冲激光包含三种波长的飞秒脉冲激光、圆环形状飞秒脉冲激光和信号脉冲激光，包含这三种波长的脉冲激光经过反射镜三、滤光片后，信号脉冲激光被保留下来，信号脉冲激光经过凸透镜三缩束，被光电倍增管接收装置接收，记录到与光电倍增管接收装置相连接的计算机上。

所述二向色镜对圆环状飞秒脉冲激光进行反射，对飞秒脉冲激光一进行透射；

所述圆环光产生装置由飞秒脉冲激光扩束部分的凹透镜、凸透镜和圆环光产生部分的0-2π螺旋相位板组成。