CN112268865A - 一种用于泵浦探测实验的分束延迟光路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于泵浦探测实验的分束延迟光路，属于泵浦探测实验技术领域。本发明包括依次激光器、晶体偏振分束器、光路延长器、聚焦镜和探测器；由激光器出射的飞秒脉冲激光器经过晶体偏振分束器之后，出射相互平行的两束泵浦光和探测光；泵浦光经光路延长器后和探测光平行的射入聚焦镜，泵浦光和探测光经聚焦镜聚焦至一点后探测光射入探测器；光路延长器放置于电控位移台上，由计算机控制提供泵浦光的延迟，光路延长器包括第一刀口棱镜和第二刀口棱镜，第二刀口棱镜和/或第二刀口棱镜放置于电控位移台上。本发明通过光路延长器放置在电控位移台上，对通过电控位移台对光路延长器的位置调整，使得实验的操作更为简单并且稳定。
Description
技术领域
本发明属于泵浦探测实验技术领域，特别是涉及一种用于泵浦探测实验的分束延迟光路。
背景技术
电子层次上的物质运动在宏观上表现为光、电、磁现象，这三者之间通过电磁波理论联系在一起，并互相转化，而激光的出现标志着光电子时代的开始，其中信息科学是光子学的重大应用领域，应用于信息科学的光子技术具有极高的信息效率、极快的响应能力、极强的互联能力和并行能力。因此，在时代迈进的过程中，发展光子技术和相应的光子材料，在相关领域开展基础和应用方面的科学研究工作具有非常重要的意义。
飞秒激光技术的发展提供了在飞秒时间尺度上研究物质的超快非线性光学过程的可能性，超快激光脉冲峰值功率特别高，使用聚焦弱的飞秒激光脉冲可以很容易地观察到非线性现象，从而提供了良好的实验手段，泵浦-探测技术就是这样一种通过时间分辨光谱技术实现对待测物质特性的研究方法。现阶段的泵浦探测技术采用典型的迈克尔逊干涉仪结构将激发脉冲分为相对延时时间为τ的两个平行的脉冲，这两束平行光脉冲经过一个聚焦透镜后聚焦在样品上，为了得到两个平行的脉冲，探测光需要经过很多次的反射、折叠、精密调节，光程超过1.5米，因此轻微的外界变化将对实验的可靠性产生影响，甚至于需要工作人员重新进行调试工作，制约了泵浦探测技术的广泛推广应用。
常规操作是将泵浦光的光路延长将近2米，这种操作不但对工作人员技术要求高，而且稳定性差。
又如201310072991.X-双延迟位移平台飞秒激光瞬态热反射系统，公开了一种延迟方式，其通过在原有光路的基础上，在泵浦光路上同时添加一个延迟位移平台，其每一光路上用镜极多，再增加光路使得的本一繁杂的光路系统变的更加的臃肿复杂，给调适增加了极大的难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于泵浦探测实验的分束延迟光路，通过光路延长器放置在电控位移台上，镜的数量仅仅使用两个，并电控位移台对光路延长器的位置调整，使得实验的操作更为简单并且稳定。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种用于泵浦探测实验的分束延迟光路，包括依次排列在光路晶体偏振分束器、光路延长器、聚光镜和探测器；
晶体偏振分束器上射出相互平行的泵浦光和探测光。
泵浦光经光路延长器后和探测光平行的射入聚焦镜，泵浦光和探测光经聚焦镜聚焦至一点后探测光射入探测器。
光路延长器包括第一刀口棱镜和第二刀口棱镜，第二刀口棱镜和/或第二刀口棱镜放置于电控位移台上。
进一步地，第一刀口棱镜上两反射面所夹的楞线和第二刀口棱镜上两反射面所夹的楞线相互垂直布置，第一刀口棱镜和第二刀口棱镜的底面相互平行布置，其中由第一刀口棱镜一次全反射的光经第二刀口棱镜一次全反射再次经第一刀口棱镜全反射后射向聚光镜。
进一步地，第一刀口棱镜和第二刀口棱镜替换为角锥棱镜组或者第一刀口棱镜和第二刀口棱镜替换为中空回反射器。
进一步地，在泵浦光和探测光的聚焦处放置待测样品，泵浦光经待测样品后射向挡光板。
进一步地，光路进入晶体偏振分束器前穿过的λ/4波片，其中光路由飞秒激光器发出。
进一步地，λ/4波片固定于电控转动台，电控转动台连接于计算机11。
进一步地，晶体偏振分束器为方解石晶体。
进一步地，探测器连接于计算机。
本发明具有以下有益效果：
本发明具有通过刀口棱镜形成延长光路的行进距离，通过两个棱镜即可将泵浦光的光路形成达到1.5m，降低棱镜的用量，相应的则进行简化光路上的组成，在并且控制泵浦光的入射角度，避免光束扩散到空气中，减少光路的控制组件，则降低外界对实验影响的概率，通过其中一个棱镜进两次反射，降低设备的总体积，另外的刀口棱镜的位置可通过电控位移台进行相应的调整位置，形成不同的延迟条件，用于待测样品在不同延迟时间的泵浦激励下获得的数据的采集，提高测量的精读，第二刀口棱镜和第一刀口棱镜错位垂直设置，可将光在第一刀口棱镜两次全反射，在有限的空间内进一步延长光路长度。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为泵浦探测实验的分束延迟光路示意图；
图2为第一刀口棱镜和第二刀口棱镜的布置位置示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-飞秒激光器，2-λ/4波片，3-晶体偏振分束器，4-第一刀口棱镜，5-电控位移台，6-第二刀口棱镜，7-聚焦镜，8-待测样品，9-探测器，10-挡光板，11-计算机。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1和2所示，本发明为一种用于泵浦探测实验的分束延迟光路，该光路的光由由飞秒激光器1发出，从而通晶体偏振分束器3进行将单一入射光束分成平行传播的泵浦光束、探测光束。
由于在分束后泵浦光的光束强度要远大于探测光的强度，其在飞秒激光器1和晶体偏振分束器3之间的光路段内放置一λ/4波片的旋转实现，优选的晶体偏振分束器3为方解石晶体，在实验搭建的最初即可完成，并且在λ/4波片安装在电控转动台，电控转动台连接于计算机11，通过计算机11控制电控转动台的旋转，其中λ/4波片的调整时反馈调整的，即通过观察位于光路尾端的探测器9中的信号便可根据实际测试需要调节两束光的光强。
晶体偏振分束器3上射出相互平行的泵浦光和探测光。
在泵浦光和探测光的聚焦处放置待测样品8，泵浦光经待测样品8后射向挡光板。
其中泵浦光射向光路延长器，之后以平行于探测光的光路照射在聚光镜7上，两种光束一前一后的分别经聚光镜7在其另一侧聚焦，在聚焦位置上放置待测样品8，之后探测光照射在探测器9上，其中探测器9连接于计算机11，由计算机11分析探测器9传输的采集数据进行分析。
具体的，第一刀口棱镜4上两反射面所夹的楞线和第二刀口棱镜6上两反射面所夹的楞线相互垂直设置，第一刀口棱镜4和第二刀口棱镜6的底面相互平行布置，其中由第一刀口棱镜4一次全反射的光经第二刀口棱镜6一次全反射再次经第一刀口棱镜4全反射后射向聚光镜7，将第二刀口棱镜6和第一刀口棱镜4错位垂直设置，可将光在第一刀口棱镜4两次全反射，在有限的空间内进一步延长光路长度。
优选的，光路延长器包括第一刀口棱镜4和第二刀口棱镜6，第二刀口棱镜4和/或第二刀口棱镜6放置于电控位移台5上。
由第一刀口棱镜4和第二刀口棱镜6将泵浦光的光路长度不小于1.5m，减少光路的控制组件，则降低外界对实验影响的概率，降低光路的长度，提高光路的稳定性。
优选的第二刀口棱镜6固定，其第一刀口棱镜4安装在电控位移台5上。
其中刀口棱镜4的楞线为细直线，泵浦光的入射角控制在0±5.7°以内，以此避免光泄露到空气的另一侧，从而泵浦光经过第一刀口棱镜4在具射入点的对称点处平行于射入角度以相反的方向射出，其两点则关于刀口棱镜的垂直于底面的中垂面对称，后泵浦光以同射入第一刀口棱镜4的方式再次射入第二刀口棱镜6，经过第二刀口棱镜6其射出的角度和射入第一刀口棱镜4的射入角度相同，实现了对入射光的180度回反，达到反射光始终与入射光平行的效果。
相应的，由于泵浦光经过第一刀口棱镜4和第二刀口棱镜6的回转其由晶体偏振分束器3的到聚焦镜7之时，泵浦光的行距离则大于探测光的行进距离，即两束光之间产生了时间延迟，两束光经过聚焦透镜7聚焦在待测样品8上，遮挡探测光一定时间，使得泵浦光先经过样品，使样品产生一个激发态，然后在相干弛豫时间内，让探测光经过样品去感受泵浦光对样品体系施加的影响，最后用探测器9记录探测光脉冲能量随延时时间的变化，记录到的探测光信号反应了样品的本质光谱特性，通过样品的本质光谱特性，按照非线性麦克斯韦方程便可得出材料的特性。
另外的，光路延长器放置于电控位移台5上，电控位移台5受控于计算机11，具体的可将第一刀口棱镜4和第二刀口棱镜6其中之一放置在电控位移台5上，电控位移台的前后移动，来精密调节泵浦光的光程，简单方便，精准可控。
相应的也可通过角锥棱镜组或者是中空回反射器替代两个刀口棱镜。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种用于泵浦探测实验的分束延迟光路，其特征在于：依次排列在光路晶体偏振分束器(3)、光路延长器、聚光镜(7)和探测器(9)；
晶体偏振分束器(3)上射出相互平行的泵浦光和探测光；
泵浦光经光路延长器后和探测光平行的射入聚焦镜(7)，泵浦光和探测光经聚焦镜(7)聚焦至一点后探测光射入探测器(9)；
光路延长器包括第一刀口棱镜(4)和第二刀口棱镜(6)，第二刀口棱镜(4)和/或第二刀口棱镜(6)放置于电控位移台上。
2.根据权利要求1所述的一种用于泵浦探测实验的分束延迟光路，其特征在于，第一刀口棱镜(4)上两反射面所夹的楞线和第二刀口棱镜(6)上两反射面所夹的楞线相互垂直布置，第一刀口棱镜(4)和第二刀口棱镜(6)的底面相互平行布置，其中由第一刀口棱镜(4)一次全反射的光经第二刀口棱镜(6)一次全反射再次经第一刀口棱镜(4)全反射后射向聚光镜(7)。
3.根据权利要求1所述的一种用于泵浦探测实验的分束延迟光路，其特征在于，第一刀口棱镜(4)和第二刀口棱镜(6)替换为角锥棱镜组或者第一刀口棱镜(4)和第二刀口棱镜(6)替换为中空回反射器。
4.根据权利要求1所述的一种用于泵浦探测实验的分束延迟光路，其特征在于，在泵浦光和探测光的聚焦处放置待测样品(8)，泵浦光经待测样品(8)后射向挡光板。
5.根据权利要求1所述的一种用于泵浦探测实验的分束延迟光路，其特征在于，光路进入晶体偏振分束器(3)前穿过的λ/4波片(2)，其中光路由飞秒激光器(1)发出。
6.根据权利要求5所述的一种用于泵浦探测实验的分束延迟光路，其特征在于，λ/4波片(2)固定于电控转动台，电控转动台连接于计算机(11)。
7.根据权利要求1所述的一种用于泵浦探测实验的分束延迟光路，其特征在于，晶体偏振分束器(3)为方解石晶体。
8.根据权利要求1所述的一种用于泵浦探测实验的分束延迟光路，其特征在于，探测器(9)连接于计算机(11)。
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