CN109115707B - 一种瞬态吸收检测系统和方法 - Google Patents

一种瞬态吸收检测系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109115707B
CN109115707B CN201811044523.0A CN201811044523A CN109115707B CN 109115707 B CN109115707 B CN 109115707B CN 201811044523 A CN201811044523 A CN 201811044523A CN 109115707 B CN109115707 B CN 109115707B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
detection
axis parabolic
parabolic mirror
transient absorption
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811044523.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109115707A (zh
Inventor
耿锋
李亚国
许乔
刘志超
王度
欧阳升
金会良
袁志刚
张清华
王健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Original Assignee
Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics filed Critical Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Priority to CN201811044523.0A priority Critical patent/CN109115707B/zh
Publication of CN109115707A publication Critical patent/CN109115707A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109115707B publication Critical patent/CN109115707B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N2021/0106—General arrangement of respective parts
    • G01N2021/0112—Apparatus in one mechanical, optical or electronic block

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

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。

Description

一种瞬态吸收检测系统和方法
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；
其中，所述第二反射镜用于将由所述探测光源发射的探测光反射至所述第一分束镜，所述分束镜用于对入射的探测光进行分光后形成多个探测脉冲序列并入射至所述第二分束镜，所述第二分束镜用于对入射的多个探测脉冲序列进行分光形成由该第二分束镜透射至所述第一离轴抛物镜的第一探测子光以及由该第二分束镜反射至所述第二离轴抛物镜的第二探测子光，所述第一离轴抛物镜对入射的第一探测子光进行聚焦后反射至所述测试样品进行样品激发后继续入射至所述第三离轴抛物镜，所述第三离轴抛物镜用于对入射的第一探测子光进行收集后入射至所述第一透镜，并经由该第一透镜聚焦后入射至所述第一电荷耦合器件进行光斑成像；
所述第二离轴抛物镜对入射的第二探测子光进行聚焦后反射至所述参考样品进行样品激发后继续入射至所述第四离轴抛物镜，所述第四离轴抛物镜用于对入射的第一探测子光进行收集后入射至所述第二透镜，并经由该第二透镜聚焦后入射至所述第二电荷耦合器件进行光斑成像。
在本发明较佳实施例的选择中，所述第一分束镜的分光比为1：9，所述第二分束镜的分光比为1：1。
在本发明较佳实施例的选择中，所述第二反射镜和所述第一分束镜平行设置。
在本发明较佳实施例的选择中，所述系统还包括示波器、第一光电检测器、第二光电检测器、第一光楔和第二光楔；
所述第一光楔设置于所述泵浦光源和所述第一反射镜之间，所述第二光楔设置于所述探测光源和所述第二反射镜之间，所述第一光电检测器和所述第二光电检测器分别与所述示波器连接，且所述第一光电检测器设置于所述第一光楔的入光侧，所述第二光电检测器设置于所述第二光楔的入光侧。
在本发明较佳实施例的选择中，所述系统还包括准直镜片组，所述准直镜片组设置于所述第二光楔和所述第二反射镜之间，用于对由所述第二光楔出射的光线进行准直后入射至所述第二反射镜。
在本发明较佳实施例的选择中，所述系统还包括设置于所述第三离轴抛物镜和所述第一电荷耦合器件之间的第一滤波片，以及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的第二滤波片。
在本发明较佳实施例的选择中，所述系统还包括数据处理设备，所述数据处理设备与所述示波器、所述第一电荷耦合器件和所述第二电荷耦合器件分别连接。
本发明较佳实施例还提供一种瞬态吸收检测方法，应用于数据处理设备，所述数据处理设备能够与上述的瞬态吸收检测系统中的第一电荷耦合器件和所述第二电荷耦合器件进行通信，所述方法包括：
接收所述第一电荷耦合器件根据入射的第一探测光序列转换后的第一电强度信号，以及所述第二电荷耦合器件根据入射的第二探测光序列转换形成的第二电强度信号；
提取所述第一电强度信号和第二电强度信号中具有相同延时时刻的电强度信号，以得到不同延时时刻下的多个电信号对；
根据各所述电信号对中的信号强度计算得到不同延时时刻下的待测样品对应的材料瞬态吸收强度。
在本发明较佳实施例的选择中，所述瞬态吸收强度A(ti)可通过公式
Figure GDA0002720761850000041
计算得到，其中，ti表示泵浦光和探测光之间在i时刻的延时，Ii(ti)表示参考样品对应的i时刻的电强度，Ii'(ti)表示测试样品对应的i时刻的电强度。
在本发明较佳实施例的选择中，所述数据处理设备还可与所述瞬态吸收检测系统中的示波器进行通信，所述方法还包括：
接收所述示波器发送的由泵浦光源出射的泵浦光与由探测光源出射的探测光之间的初始延时信息；
基于所述初始延时信息和不同延时时刻对应的各瞬态吸收强度绘制不同时刻下的材料瞬态吸收强度曲线图。
与现有技术相比，本发明实施例提供一种瞬态吸收检测系统和方法，其中，本发明给出的瞬态吸收检测系统在单发次激光作用条件下，能够获得具有超快时间分辨水平的材料瞬态吸收，以满足特定不可逆物理过程的研究需要。另外，本发明给出的瞬态吸收检测系统结构简单，实施方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的瞬态吸收检测系统的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的瞬态吸收检测系统的方框结构示意图。
图3为本发明实施例提供的瞬态吸收检测系统的另一结构示意图。
图4本发明实施例提供的瞬态吸收检测方法的流程示意图。
图标：10-瞬态吸收检测系统；11-泵浦光源；12-探测光源；13-脉冲延时发生器；14-第一反射镜；15-第二反射镜；16-第一分束镜；17-第二分束镜；18-第一离轴抛物镜；19-第二离轴抛物镜；20-第三离轴抛物镜；21-第四离轴抛物镜；22-第一透镜；23-第二透镜；24-第一电荷耦合器件；25-第二电荷耦合器件；26-示波器；27-第一光电检测器；28-第二光电检测器；29-第一光楔；30-第二光楔；31-准直镜片组；32-数据处理设备；33-第一滤光片；34-第二滤光片；40-测试样品；50-参考样品。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
请结合参阅图1和图2，本发明实施例提供一种瞬态吸收检测系统10，所述系统包括泵浦光源11、探测光源12、脉冲延时发生器13、第一反射镜14、第二反射镜15、第一分束镜16、第二分束镜17、第一离轴抛物镜18、第二离轴抛物镜19、第三离轴抛物镜20、第四离轴抛物镜21、第一透镜22、第二透镜23、第一电荷耦合器件24和第二电荷耦合器件25。
其中，所述脉冲延时发生器13与所述泵浦光源11和所述探测光源12分别连接以用于控制由所述泵浦光源11发射的泵浦光与由所述探测光源12发射的探测光同步。
所述泵浦光源11的出光侧朝向所述第一反射镜14以使得由所述泵浦光源11发射的泵浦光经所述第一反射镜14反射后入射至测试样品40。所述探测光源12的出光侧朝向所述第二反射镜15，所述第一分束镜16位于所述第二反射镜15与所述第二分束镜17之间，所述第一离轴抛物镜18和所述第二离轴抛物镜19分别位于所述第二分束镜17的两侧，所述第三离轴抛物镜20位于所述第一透镜22和所述第一离轴抛物镜18之间，且所述测试样品40位于所述第一离轴抛物镜18和所述第三离轴抛物镜20之间，所述第一透镜22位于所述第三离轴抛物镜20和所述第一电荷耦合器件24之间，所述第四离轴抛物镜21位于所述第二离轴抛物镜19与所述第二透镜23之间，且参考样品50位于所述第四离轴抛物镜21和所述第二离轴抛物镜19之间，所述第二透镜23设置于所述第四离轴抛物镜21和所述第二电荷耦合器件25之间。
其中，所述第二反射镜15用于将由所述探测光源12发射的探测光反射至所述第一分束镜16，所述分束镜用于对入射的探测光进行分光后形成多个探测脉冲序列并入射至所述第二分束镜17，所述第二分束镜17用于对入射的多个探测脉冲序列进行分光形成由该第二分束镜17透射至所述第一离轴抛物镜18的第一探测子光以及由该第二分束镜17反射至所述第二离轴抛物镜19的第二探测子光，所述第一离轴抛物镜18对入射的第一探测子光进行聚焦后反射至所述测试样品40进行样品激发后继续入射至所述第三离轴抛物镜20，所述第三离轴抛物镜20用于对入射的第一探测子光进行收集后入射至所述第一透镜22，并经由该第一透镜22聚焦后入射至所述第一电荷耦合器件24进行光斑成像；
所述第二离轴抛物镜19对入射的第二探测子光进行聚焦后反射至所述参考样品50进行样品激发后继续入射至所述第四离轴抛物镜21，所述第四离轴抛物镜21用于对入射的第一探测子光进行收集后入射至所述第二透镜23，并经由该第二透镜23聚焦后入射至所述第二电荷耦合器件25进行光斑成像。
具体地，在本实施例中，所述泵浦光源11可以是但不限于脉冲激光器，且由该泵浦光源11出射的泵浦光为单发次脉冲，脉宽尺度可以为但不限于飞秒、皮秒、纳秒尺度等。所述探测光源12可以选用但不限于超短激光器，且由该探测光源12出射的探测光为多发次脉冲，脉宽尺度可以为飞秒。
实际实施时，为了确保在进行瞬态吸收检测时的准确性，本实施例中通过泵浦光和探测光的时序同步和泵浦光-探测光之间的基准延时通过脉冲延时发生器13控制。
另外，根据实际需求，如图3所示，所述瞬态吸收检测系统10还包括示波器26、第一光电检测器27、第二光电检测器28、第一光楔29和第二光楔30；所述第一光楔29设置于所述泵浦光源11和所述第一反射镜14之间，所述第二光楔30设置于所述探测光源12和所述第二反射镜15之间，所述第一光电检测器27和所述第二光电检测器28分别与所述示波器26连接，且所述第一光电检测器27设置于所述第一光楔29的入光侧，所述第二光电检测器28设置于所述第二光楔30的入光侧。其中，在实际单发次测量过程中，可通过第一光电检测器27和第二光电检测器28采集所述泵浦光源11与探测光源12的激光出口处脉冲的脉冲波形和真实相对延时，并发送给所述示波器26进行测量、显示。
进一步地，所述第一分束镜16的分光比T:R可以为但不限于1：9，以用于将由所述第二反射镜15入射的探测光分光后形成多个具有固定延时的探测脉冲序列，且该多个探测脉冲序列在空间上平行分布。其中，相邻探测脉冲间的固定延时取决于相邻光束在镜片间折返的光程差，可通过调节第一分束镜16的位置来控制。应注意，在本实施例中，所述第二反射镜15和所述第一分束镜16平行设置。
可选地，在实际实施时，根据所述瞬态吸收特性检测系统中各元件的实际设置位置关系的不同，如图2所示，所述瞬态吸收特性检测系统还可包括准直镜片组31，所述准直镜片组31设置于所述第二光楔30和所述第二反射镜15之间，用于对由所述第二光楔30出射的光线进行准直后入射至所述第二反射镜15。所述准直镜片组31可以包括一个多个反射镜。需要说明的是，在需要进行光路调整时，可以在对应位置设置一个或多个反射镜实现。
进一步地，所述第二分束镜17分光比T:R可以为1：1，以用于将入射的第二探测子光(探测脉冲序列)分为两部分，一部分通过第一离轴抛物镜18聚焦至测试样品40上，另一部分通过第二离轴抛物镜19聚焦至参考样品50上。其中，为了确保检测精度，所述测试样品40和所述参考样品50为相同材料、尺寸、重量。
进一步地，所述第三离轴抛物镜20和所述第四离轴抛物镜21共轭，分别用于收集由测试样品40透射后的第一探测子光和由参考样品50透射后的第二探测子光并进行准直后分别通过第一透镜22和第二透镜23聚焦于第一电荷耦合器件24(charge coupleddevices，CCD)和第二电荷耦合器件25上。
其中，在所述第一电荷耦合器件24和第二电荷耦合器件25使用之前需进行器件校准，本实施例中，利用利用校准的第一电荷耦合器件24和第二电荷耦合器件25分别对入射的探测子光中的子光斑进行成像，并获得穿过测试样品40和参考样品50的探测光序列的光强分布。
可选地，为了避免在实际检测过程中，泵浦光入射至所述第一电荷耦合器件24和第二电荷耦合器件25而对成像结果造成影响，在本实施例中，所述瞬态吸收检测系统10还可包括设置于所述第三离轴抛物镜20和所述第一电荷耦合器件24之间的第一滤波片，以及设置于所述第四离轴抛物镜21和所述第二电荷耦合器件25之间的第二滤波片。其中，所述第一滤波片和所述第二滤波片用于滤除泵浦光。
进一步地，为了准确计算单一发次激光作用下多个不同延时时刻材料的瞬态吸收强度，本实施例中，所述瞬态吸收检测系统10还可包括数据处理设备32，所述数据处理设备32与所述示波器26、所述第一电荷耦合器件24和所述第二电荷耦合器件25分别连接。其中，所述第一电荷耦合器件24和所述第二电荷耦合器件25将入射至其上的探测光强度转换为电强度信号并发送给所述数据处理设备32，所述数据处理设备32提取对应延时时刻下的各电强度信号，形成多个不同延时时刻对应的多个目标信号对，并基于所述目标信号对中的信号强度计算得到待测样品对应的材料瞬态吸收强度。可选地，上述的数据处理设备32可以是但不限于手机、电脑、光谱仪等。
本实施例中，所述瞬态吸收强度A(ti)可通过公式
Figure GDA0002720761850000101
计算得到，其中，ti表示泵浦光和探测光之间在i时刻的延时，Ii(ti)表示参考样品50对应的i时刻的电强度，Ii'(ti)表示测试样品40对应的i时刻的电强度。其中，所述电强度信号可以是电流强度或电压强度。
实际实施时，所述数据处理设备32还可以接收所述示波器26发送的由泵浦光源11出射的泵浦光与由探测光源12出射的探测光之间的初始延时信息；基于所述初始延时信息和不同延时时刻对应的各瞬态吸收强度绘制不同时刻下的材料瞬态吸收强度曲线图。
应注意的是，在所述瞬态吸收检测系统10的使用过程中，为了避免透射过所述测试样品40的泵浦光以及由所述第一分束镜16反射的探测光对体等造成损伤，本实施中，可在所述第二反射镜15远离所述第一分束镜16的一侧设置一个光陷阱，以吸收由所述第一分束镜16反射的探测光，以及在所述第一反射镜14和所述测试样品40的光路上设置以各光陷阱，以吸收由所述测试样品40透射出来的泵浦光。
进一步地，基于对上述瞬态吸收检测系统10的设计和描述，如图4所示，本发明实施例还提供一种瞬态吸收检测方法，应用于数据处理设备32，所述数据处理设备32能够与所述瞬态吸收检测系统10中的第一电荷耦合器件24和所述第二电荷耦合器件25进行通信，下面结合图4中所示的具体步骤和流程对所述瞬态吸收检测方法进行介绍。
步骤S10，接收所述第一电荷耦合器件24根据入射的第一探测光序列转换后的第一电强度信号，以及所述第二电荷耦合器件25根据入射的第二探测光序列转换形成的第二电强度信号；
步骤S11，提取所述第一电强度信号和第二电强度信号中具有相同延时时刻的电强度信号，以得到不同延时时刻下的多个电信号对；
步骤S12，根据各所述电信号对中的信号强度计算得到不同延时时刻下的待测样品对应的材料瞬态吸收强度。
其中，步骤S12中的所述瞬态吸收强度A(ti)可通过公式
Figure GDA0002720761850000111
计算得到，其中，ti表示泵浦光和探测光之间在i时刻的延时，Ii(ti)表示参考样品50对应的i时刻的电强度，Ii'(ti)表示测试样品40对应的i时刻的电强度。
进一步地，为了更加直观的观察不同延时时刻对应的材料瞬态吸收强度，本实施例中，所述瞬态吸收检测方法还可包括：所述数据处理设备32接收所述示波器26发送的由泵浦光源11出射的泵浦光与由探测光源12出射的探测光之间的初始延时信息；基于所述初始延时信息和不同延时时刻对应的各瞬态吸收强度绘制不同时刻下的材料瞬态吸收强度曲线图。
可以理解的是，关于上述步骤S10-步骤S14中给出的瞬态吸收检测方法涉及到的泵浦光和探测光的光传输过程还可参照上述关于瞬态吸收检测系统10的详细描述，本实施例在此不做赘述。
综上所述，本发明实施例提供一种瞬态吸收检测系统10和方法，其中，本发明给出的瞬态吸收检测系统10在单发次激光作用条件下，能够获得具有超快时间分辨水平的材料瞬态吸收，以满足特定不可逆物理过程的研究需要。另外，本发明给出的瞬态吸收检测系统10结构简单，实施方便。
在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种瞬态吸收检测系统，其特征在于，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；
其中，所述第二反射镜用于将由所述探测光源发射的探测光反射至所述第一分束镜，所述分束镜用于对入射的探测光进行分光后形成多个探测脉冲序列并入射至所述第二分束镜，所述第二分束镜用于对入射的多个探测脉冲序列进行分光形成由该第二分束镜透射至所述第一离轴抛物镜的第一探测子光以及由该第二分束镜反射至所述第二离轴抛物镜的第二探测子光，所述第一离轴抛物镜对入射的第一探测子光进行聚焦后反射至所述测试样品进行样品激发后继续入射至所述第三离轴抛物镜，所述第三离轴抛物镜用于对入射的第一探测子光进行收集后入射至所述第一透镜，并经由该第一透镜聚焦后入射至所述第一电荷耦合器件进行光斑成像；
所述第二离轴抛物镜对入射的第二探测子光进行聚焦后反射至所述参考样品进行样品激发后继续入射至所述第四离轴抛物镜，所述第四离轴抛物镜用于对入射的第二探测子光进行收集后入射至所述第二透镜，并经由该第二透镜聚焦后入射至所述第二电荷耦合器件进行光斑成像。
2.根据权利要求1所述的瞬态吸收检测系统，其特征在于，所述第一分束镜的分光比为1：9，所述第二分束镜的分光比为1：1。
3.根据权利要求1所述的瞬态吸收检测系统，其特征在于，所述第二反射镜和所述第一分束镜平行设置。
4.根据权利要求1所述的瞬态吸收检测系统，其特征在于，所述系统还包括示波器、第一光电检测器、第二光电检测器、第一光楔和第二光楔；
所述第一光楔设置于所述泵浦光源和所述第一反射镜之间，所述第二光楔设置于所述探测光源和所述第二反射镜之间，所述第一光电检测器和所述第二光电检测器分别与所述示波器连接，且所述第一光电检测器设置于所述第一光楔的入光侧，所述第二光电检测器设置于所述第二光楔的入光侧。
5.根据权利要求4所述的瞬态吸收检测系统，其特征在于，所述系统还包括准直镜片组，所述准直镜片组设置于所述第二光楔和所述第二反射镜之间，用于对由所述第二光楔出射的光线进行准直后入射至所述第二反射镜。
6.根据权利要求1所述的瞬态吸收检测系统，其特征在于，所述系统还包括设置于所述第三离轴抛物镜和所述第一电荷耦合器件之间的第一滤波片，以及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的第二滤波片。
7.根据权利要求4所述的瞬态吸收检测系统，其特征在于，所述系统还包括数据处理设备，所述数据处理设备与所述示波器、所述第一电荷耦合器件和所述第二电荷耦合器件分别连接。
8.一种瞬态吸收检测方法，其特征在于，应用于数据处理设备，所述数据处理设备能够与上述权利要求1-7中任一项所述的瞬态吸收检测系统中的第一电荷耦合器件和所述第二电荷耦合器件进行通信，所述方法包括：
接收所述第一电荷耦合器件根据入射的第一探测光序列转换后的第一电强度信号，以及所述第二电荷耦合器件根据入射的第二探测光序列转换形成的第二电强度信号；
提取所述第一电强度信号和第二电强度信号中具有相同延时时刻的电强度信号，以得到不同延时时刻下的多个电信号对；
根据各所述电信号对中的信号强度计算得到不同延时时刻下的待测样品对应的材料瞬态吸收强度。
9.根据权利要求8所述的瞬态吸收检测方法，其特征在于，所述瞬态吸收强度A(ti)可通过公式
Figure FDA0002720761840000031
i＝0,1,2,…,n计算得到，其中，ti表示泵浦光和探测光之间在i时刻的延时，Ii(ti)表示参考样品对应的i时刻的电强度，I′i(ti)表示测试样品对应的i时刻的电强度。
10.根据权利要求8所述的瞬态吸收检测方法，其特征在于，所述数据处理设备还可与所述瞬态吸收检测系统中的示波器进行通信，所述方法还包括：
接收示波器发送的由泵浦光源出射的泵浦光与由探测光源出射的探测光之间的初始延时信息；
基于所述初始延时信息和不同延时时刻对应的各瞬态吸收强度绘制不同时刻下的材料瞬态吸收强度曲线图。
CN201811044523.0A 2018-09-07 2018-09-07 一种瞬态吸收检测系统和方法 Active CN109115707B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811044523.0A CN109115707B (zh) 2018-09-07 2018-09-07 一种瞬态吸收检测系统和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811044523.0A CN109115707B (zh) 2018-09-07 2018-09-07 一种瞬态吸收检测系统和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109115707A CN109115707A (zh) 2019-01-01
CN109115707B true CN109115707B (zh) 2020-11-27

Family

ID=64858243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811044523.0A Active CN109115707B (zh) 2018-09-07 2018-09-07 一种瞬态吸收检测系统和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109115707B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113834791B (zh) * 2021-09-22 2023-04-11 电子科技大学 一种泵浦光激发可分辨的飞秒瞬态吸收系统及测量方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2114371C (en) * 1993-01-28 2007-10-09 Kenji Kamada Method of spectrometry and apparatus therefor
CN101832910B (zh) * 2010-05-14 2011-09-28 东南大学 反向共线瞬态热反射测量系统
WO2011162787A1 (en) * 2010-06-22 2011-12-29 President And Fellows Of Harvard College Systems and methods providing efficient detection of back-scattered illumination in modulation transfer microscopy or micro-spectroscopy
JP5865946B2 (ja) * 2014-05-22 2016-02-17 株式会社ユニソク 過渡吸収測定方法及び過渡吸収測定装置
CN104236711B (zh) * 2014-09-29 2016-03-09 哈尔滨工业大学 一种用于分子超快动力学研究的飞秒cars三维光谱探测系统及探测方法
CN105092029A (zh) * 2015-04-29 2015-11-25 中国科学院半导体研究所 双色、微区反射式瞬态光谱测量系统
CN105403534A (zh) * 2015-06-18 2016-03-16 苏州微纳激光光子技术有限公司 一种测量材料瞬态光学非线性的方法
CN105043987B (zh) * 2015-08-26 2017-11-03 哈尔滨工业大学 一种测量光子回波光谱的实验装置
CN105954213B (zh) * 2016-04-22 2018-11-23 中国科学院理化技术研究所 一种检测时间分辨瞬态吸收光谱的装置及方法
CN206818876U (zh) * 2017-05-19 2017-12-29 安徽科创中光科技有限公司 基于单拉曼管的臭氧探测差分吸收量子激光雷达装置
CN107449738A (zh) * 2017-06-20 2017-12-08 江苏大学 一种双光束泵浦探测实验系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN109115707A (zh) 2019-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104596997B (zh) 一种激光诱导击穿‑脉冲拉曼光谱联用系统及使用方法
JP4897821B2 (ja) 光学ヘテロダインサンプリング装置
EP3637069A1 (en) Spectrum measurement method, spectrum measurement device, and broadband pulse light source unit
CN102175334A (zh) 基于非谐波长波长取样光的脉冲信噪比单次测量装置
CN112834425B (zh) 涂料的太赫兹检测系统及方法
WO2021228187A1 (zh) 脉冲型延时色散光谱测量方法和装置及光谱成像方法和装置
CN110567595B (zh) 一种瞬态超短脉冲时间宽度的实时测量方法及系统
CN111158061A (zh) 一种多维度信息探测装置及其测量方法
EP2559992A1 (en) Flash photolysis system
CN103592277B (zh) 一种高精度荧光寿命测量装置
US20080285031A1 (en) Use of Crossed-Beam Spectral Interferometry to Characterize Optical Pulses
US7817270B2 (en) Nanosecond flash photolysis system
CN109115707B (zh) 一种瞬态吸收检测系统和方法
CN102213763A (zh) 基于锁模激光器的相干多普勒测风激光雷达测距系统及测距方法
CN111289497A (zh) 一种瞬稳态激光诱导击穿光谱检测系统
CN102645408A (zh) 基于相位物体z扫描的泵浦探测方法
CN117783013A (zh) 瞬态荧光和光电流的成像系统及方法
CN105203223A (zh) 一种基于cars光谱测量一维扫描火焰温度的装置
CN108489613A (zh) 一种体全息光栅型空间外差拉曼成像光谱仪光路结构
CN112268860A (zh) 一种双波长飞秒抽运探测热反射系统
Lennert et al. High-Performance GHz-Bandwidth Acousto-Optic Spectrum Analyzer
CN112880825B (zh) 单次测量激光脉冲信噪比的双通道互相关器
CN114001823B (zh) 一种双色超短激光脉冲特性测量方法及测量装置
CN116087155A (zh) 一种光谱探测装置
CN221860749U (zh) 一种双模态三维显微成像系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant