CN110658624A - 一种动静结合式氟化钙超连续白光的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种动静结合式氟化钙超连续白光的方法，包括采用氟化钙窗口片的飞秒瞬态吸收光谱仪，所述氟化钙窗口片置于安装座上，所述安装座设置于电控位移装置上，飞秒脉冲激光垂直入射于氟化钙窗口片的一侧表面上，通过电控位移装置控制氟化钙窗口片于其入射的飞秒脉冲激光的垂直平面内运动。本发明既能够得到氟化钙宽带超连续白光，又可以避免引入新的噪声。

Description

一种动静结合式氟化钙超连续白光的方法
技术领域
本发明涉及光谱仪器和超快光谱学，具体说的是一种利用飞秒脉冲激光在氟化钙晶体表面产生超连续白光的技术。动静结合式氟化钙超连续白光技术利用电控位移装置和氟化钙窗口片安装座，以及计算机软件系统控制氟化钙窗口片在飞秒瞬态吸收光谱仪工作期间的静止和运动，以避免飞秒脉冲激光对氟化钙晶体的热损伤。
背景技术
超快光谱学特别是飞秒瞬态吸收光谱仪中常常使用飞秒脉冲来产生超连续白光，这个超连续白光可以用光电探测设备检测其强度，进而用于飞秒瞬态吸收光谱信号的处理。现在通用的超连续白光产生技术是将一束单色的飞秒脉冲激光聚焦到某些介质上，通过非线性光学效应产生波长范围非常宽的飞秒激光，也就是超连续白光。所使用的介质通常有水、蓝宝石窗口片、氟化钙窗口片等等。水介质的超连续白光稳定性较差，而且必须用器皿盛装，使用不便。蓝宝石窗口片在800nm的飞秒激光脉冲作用下，能够得到非常稳定的超连续白光，其波长范围在430nm-750nm，蓝宝石窗口片是由于其光、热稳定性都非常好，是常用的超连续白光介质。但是蓝宝石产生的超连续白光波长范围没有紫外光，有许多信号就得不到。人们发现使用氟化钙窗口片做超连续白光介质，可以得到340nm-750nm范围的超连续白光，使得氟化钙片比蓝宝石片更受欢迎。但是氟化钙晶体在飞秒脉冲激光聚焦下，其热稳定性较差，如果焦点位置不变，一般几分钟后其超连续白光就会不稳定甚至无法产生超连续白光，而且氟化钙窗口片在该焦点位置可能还会被热损伤。为了消除其热稳定性差的缺点，现在一般使用的方法是让氟化钙窗口片移动，这就使得焦点位置在光照时不再固定不动，从而消除了热的不稳定性。但是这种方法对于飞秒瞬态吸收光谱仪的信号来说多引入了一个产生噪声信号的途径，因为，氟化钙窗口片的移动必然会引起光路的偏移、振动，而马达的振动也可能使得飞秒瞬态吸收光谱仪振动，进而引入噪声。
发明内容
本发明技术的目的是既能够得到氟化钙宽带超连续白光，又可以避免引入新的噪声。通过计算机编程控制氟化钙窗口片安装座的运动或静止，并和飞秒瞬态吸收光谱仪的光谱信号采集协调进行。在采集光谱信号时，氟化钙窗口片是静止不动的，这个时间一般在2秒以内。当本次采集光谱信号的活动结束后，在计算机软件控制下，氟化钙窗口片安装座移动到下一个指定位置，从而改变了氟化钙窗口片上飞秒激光聚焦的焦点位置，移动到指定位置的运动时间一般在2秒以内，位置移动完成后才会进行下一次的光谱信号采集。
一种动静结合式氟化钙超连续白光的方法，包括采用氟化钙窗口片的飞秒瞬态吸收光谱仪，所述氟化钙窗口片置于安装座上，所述安装座设置于电控位移装置上，飞秒脉冲激光垂直入射于氟化钙窗口片的一侧表面上，通过电控位移装置控制氟化钙窗口片于其入射的飞秒脉冲激光的垂直平面内运动。
所述的氟化钙窗口片安装座适用的氟化钙窗口片为1到3毫米厚、1英寸直径的氟化钙圆形晶体。
所述的电控位移装置可以是电控升降台(或Y轴线性电控位移平台或Y轴线性电控位移台)、电控水平位移台(或X轴线性电控位移平台或X轴线性电控位移台)或二维XY轴电控平移台(或位移台)等电控位置移动的设备；电控升降台可控制氟化钙窗口片在Y方向、即上下方向左右运动，电控水平位移台可控制氟化钙窗口片在X方向、即水平方向运动，二维XY轴电控平移台可控制氟化钙窗口片在垂直其入射激光平面的X和Y方向运动。
所述电控位移装置的控制器通过导线与计算机相连，计算机通过导线与飞秒瞬态吸收光谱仪光谱信号采集装置相连；所述计算机通过其内设置的控制软件控制电控位移装置运动，并与飞秒瞬态吸收光谱仪光谱信号的采集协调一致；
所述的计算机软件控制下，在飞秒瞬态吸收光谱仪采集光谱信号时电控位移装置控制氟化钙窗口片静止不动，在飞秒瞬态吸收光谱仪本次采集光谱信号结束后，下次采集光谱信号前，电控位移装置根据计算机软件的指令控制氟化钙窗口片沿垂直于其入射光所在平面运动到下一个指定位置，进行下次采集光谱信号的过程；重复上述过程进行飞秒瞬态吸收光谱仪的信号采集。
所述的计算机软件控制下的电控位移装置的运动方向可以是垂直上下运动或水平左右运动，也可以设计为在平面内的上下运动和左右运动结合的运动；
所述的平面是指氟化钙窗口片片圆形平面，该平面同时垂直于飞秒脉冲激光的入射光。
附图说明
图1为本发明技术的装置和相对位置移动示意图。1，Y轴线性电控位移平台；2，氟化钙(CaF2)窗口片；3，窗口片安装座；4，X轴线性电控位移平台。氟化钙(CaF2)窗口片放置在安装座上，安装座安装在Y轴移动的电控位移平台上，图中显示的是Y方向的上下运动，X方向是水平左右运动方向。
图2为本发明技术的设备连接示意图，其中电脑上安装有计算机软件控制系统，电脑与X、Y二维位移平台控制器相连接，可以控制二维位移平台的左右上下移动。氟化钙窗口片安装座固定在Y轴移动的位移平台上。同时电脑与光谱探测器相连，通过计算机软件控制系统控制光谱探测器的工作。根据图2所述的流程图，就实现了动静结合式氟化钙超连续白光技术。
图3为本发明技术计算机软件控制系统流程图。
具体实施方式
请参阅附图，图1为本发明技术对应装置的示意图，图2为装置连接示意图，图3为流程图。图1中X、Y轴二维方向的移动对应了水平方向的左右运动和垂直方向的上下运动。氟化钙窗口片是放置在安装座上的，安装座固定在Y轴方向的位移平台上。电脑通过XY二维位移平台控制器控制位移平台的左右和上下运动，从而控制氟化钙窗口片的上下左右运动。图3表示的是装置连接示意图。电脑与二维位移平台控制器以及光谱探测器相连，可以控制位移平台和光谱探测器的工作状态，根据图3的流程图，由电脑控制各设备的协调工作，实现动静结合式氟化钙超连续白光技术。
在采集光谱信号时，氟化钙窗口片是静止不动的，这个时间一般在2秒以内。当本次采集光谱信号的活动结束后，在计算机软件控制下，氟化钙窗口片安装座移动到下一个指定位置，从而改变了氟化钙窗口片上飞秒激光聚焦的焦点位置，移动到指定位置的运动时间一般在2秒以内，位置移动完成后才会进行下一次的光谱信号采集。

Claims (5)

1.一种动静结合式氟化钙超连续白光的方法，包括采用氟化钙窗口片的飞秒瞬态吸收光谱仪，所述氟化钙窗口片置于安装座上，其特征在于：所述安装座设置于电控位移装置上，飞秒脉冲激光垂直入射于氟化钙窗口片的一侧表面上，通过电控位移装置控制氟化钙窗口片于其入射的飞秒脉冲激光的垂直平面内运动。
2.根据权利要求1所述的动静结合式氟化钙超连续白光的方法，其特征在于：
所述的氟化钙窗口片安装座适用的氟化钙窗口片为1到3毫米厚、1英寸直径的氟化钙圆形晶体。
3.根据权利要求1所述的动静结合式氟化钙超连续白光的方法，其特征在于：
所述的电控位移装置可以是电控升降台(或Y轴线性电控位移平台或Y轴线性电控位移台)、电控水平位移台(或X轴线性电控位移平台或X轴线性电控位移台)或二维XY轴电控平移台(或位移台)等电控位置移动的设备；电控升降台可控制氟化钙窗口片在Y方向、即上下方向左右运动，电控水平位移台可控制氟化钙窗口片在X方向、即水平方向运动，二维XY轴电控平移台可控制氟化钙窗口片在垂直其入射激光平面的X和Y方向运动。
4.根据权利要求1、2或3所述的动静结合式氟化钙超连续白光的方法，其特征在于：
所述电控位移装置的控制器通过导线与计算机相连，计算机通过导线与飞秒瞬态吸收光谱仪光谱信号采集装置相连；所述计算机通过其内设置的控制软件控制电控位移装置运动，并与飞秒瞬态吸收光谱仪光谱信号的采集协调一致；
所述的计算机软件控制下，在飞秒瞬态吸收光谱仪采集光谱信号时电控位移装置控制氟化钙窗口片静止不动，在飞秒瞬态吸收光谱仪本次采集光谱信号结束后，下次采集光谱信号前，电控位移装置根据计算机软件的指令控制氟化钙窗口片沿垂直于其入射光所在平面运动到下一个指定位置，进行下次采集光谱信号的过程；重复上述过程进行飞秒瞬态吸收光谱仪的信号采集。
5.根据权利要求4所述的动静结合式氟化钙超连续白光的方法，其特征在于：
所述的计算机软件控制下的电控位移装置的运动方向可以是垂直上下运动或水平左右运动，也可以设计为在平面内的上下运动和左右运动结合的运动；
所述的平面是指氟化钙窗口片片圆形平面，该平面同时垂直于飞秒脉冲激光的入射光。
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