[发明专利]消除大气吸收干扰的红外光致发光光路系统和实验方法

摘要

本发明公开一种消除大气吸收干扰的红外光致发光光路系统和实验方法。该光路包括以下部件：具有步进扫描模式的傅立叶变换红外光谱系统、作为激发光源的泵浦光系统、实现电信号处理和傅立叶变换功能的电路系统、用于光学信号调制和解调的斩波器和锁相放大器、以及用于获取大气吸收参考光谱的宽波段红外光源。本发明基于该光路，提出消除红外光致发光光谱中大气吸收干扰影响的方法。本发明有助于窄禁带半导体红外光致发光光谱的真实线型信号的获取，具有操作容易、有效可靠性高等优点。

主权项

一种消除大气吸收干扰的红外光致发光光路系统,包括傅立叶变换红外光谱系统(1)、调制与解调检测系统(2)、PL泵浦光源(3)、电信号处理与转换系统(4)、大气吸收参考光源系统(5)和待测窄禁带半导体样品(6)，其特征在于：所述的傅立叶变换红外光谱系统(1)包括由透反比为50:50红外分束器(101)、定镜(102)和可步进扫描的动镜(103)所组成的迈克尔逊干涉仪、引导干涉光的反射镜(104)和具有A、B双输出通道的红外单元探测器(105)；所述的调制与解调检测系统(2)包含机械斩波轮(201)、斩波控制器(202)和锁相放大器(203)；机械斩波轮(201)的斩波频率由斩波控制器(202)控制，同时斩波控制器(202)将频率信号馈入锁相放大器(203)的参考端，锁相放大器(203)的输入端和探测器(105)的A输出通道相连接；所述PL泵浦光源(3)为一台具有长时间稳定功能的连续输出激光器，输出光子能量大于待测样品的禁带宽度；所述电信号处理与转换系统(4)包括电学低通滤波器(401)、双通道傅立叶变换处理电路(402)和计算机控制/显示平台(403)；低通滤波器(401)接收来自红外探测器(105)的B输出通道的电信号，傅立叶变换处理电路(402)的双通道分别接受锁相放大器(203)和低通滤波器(401)输出端的信号，并将处理后的信号分别馈入计算机控制/显示平台(403)；所述大气吸收参考光源系统(5)包括平行输出的宽波段红外参考光源(501)、红外分束器(502)和参考光源位移控制单元(503)；参考光源(501)采用安装于导轨上的碳硅棒光源，具有沿输出光光路方向移动的功能，红外分束器(502)的透反比为50:50，参考光源位移控制单元(503)由计算机控制/显示平台(403)控制，并控制/微调参考光源(501)的位置；参考光源(501)的输出光通过分束器(502)反射进入傅立叶变换红外光谱系统(1)；所述待测窄禁带半导体样品(6)为PL波长位于红外波段的半导体样品，其PL信号透过分束器(502)馈入傅立叶变换红外光谱系统(1)；将泵浦光源(3)输出的激光照射到待测样品(6)的表面上，利用斩波控制器(202)控制斩波轮(201)的调制频率，并将斩波轮(201)置于光路中对激光进行幅值调制，将斩波控制器(202)的频率信号连接至锁相放大器(203)的参考端；将分束器(502)置于待测样品(6)的PL发光到傅立叶变换红外光谱系统(1)的光路中，使PL信号透过分束器进入傅立叶变换红外光谱系统(1)；连接计算机控制/显示平台(403)和参考光源位移控制单元(503)，同时由位移控制单元(503)控制/微调参考光源(501)的位置；打开参考光源(501)，使其输出光被分束器(502)反射，调节分束器(502)的空间角度，使经分束器(502)反射的参考光与待测样品(6)的PL信号共光路耦合进入傅立叶变换红外光谱系统(1)；将探测器(105)的A输出通道连接至锁相放大器(203)的输入端，B输出通道连接至低通滤波器(401)的输入端；锁相放大器(203)和低通滤波器(401)的输出端分别连接至双通道傅立叶变换处理电路(402)的两个通道，并将傅立叶变换处理电路(402)的两路输出信号分别连接至计算机控制/显示平台(403)；令动镜(103)进入步进扫描状态，适当调节斩波轮(201)的调制频率和锁相放大器(203)的灵敏度、积分时间参数，使其满足步进扫描调制PL技术的条件；运行步进扫描过程，获取待测样品(6)的PL光谱。