CN114166760A - 一种基于微区瞬态光谱的载流子扩散系数测量装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于微区瞬态光谱的载流子扩散系数测量装置与方法，装置包括飞秒激光光源、超连续白光泵浦‑探测单元、显微聚焦单元和光谱测量单元；由飞秒激光光源输出的飞秒激光脉冲经过超连续白光泵浦‑探测单元，产生延迟时间可调的泵浦光和探测光脉冲。两束光合束后经物镜聚焦至样品，探测光斑与泵浦光斑中心重合。调整探测光的发散角，扩大其在样品处的光斑尺寸。泵浦光覆盖的区域为光生载流子激发区，探测光覆盖的区域为光生载流子扩散区。通过移动光谱测量单元中光纤探头接收面相对于探测光斑的位置采集探测光斑不同区域的瞬态光谱，探测扩散区对应位置处的载流子浓度及其随时间的变化，获得光生载流子扩散系数和扩散长度等参数。
Description
技术领域
本发明属于光电材料性能参数表征技术领域。具体涉及一种基于微区瞬态光谱的载流子扩散系数测量装置与方法。
背景技术
在光电探测器、太阳能电池等光电转换器件中，材料与器件中光生载流子的输运特性，特别是载流子扩散系数和载流子扩散长度，是影响器件电荷提取效率的重要参数。例如在太阳能电池中，载流子的扩散系数或迁移率决定了载流子的扩散能力，它与载流子寿命共同决定了载流子的扩散长度，这些光物理参数决定了太阳能电池的效率。实现光电材料载流子扩散系数的精准测量具有重要意义。传统的电学测量技术如：时差法、霍尔效应法、暗电流-电压法、表面光电压法等方法需要将材料制备成特定的器件或者在材料表面蒸镀电极，以实现电学方法的测量，因此在实际检测中受到两方面限制：一、受限于电极尺寸的需求，材料需要具有一定的尺寸，对于材料的制备提出了更高的要求；二、样品制备电极或器件的过程中，可能对对样品自身的性质造成一定的改变，测得的实验结果与材料真实的物理本质存在偏差。
目前，在该研究领域有学者提出采用空间分离的显微瞬态光谱技术。瞬态光谱技术指的是使用一束脉冲激光作为泵浦光激发样品至激发态并产生光生载流子，处于激发态的样品对光的吸收会发生改变，用另一束到达样品的相对时间可调的脉冲激光作为探测光探测材料受激发后对光吸收随时间的变化，进一步获得光生载流子的信息。空间分离的显微瞬态光谱技术的内容是保持激发中心在样品上的位置固定，使用扫描振镜相对于激发中心扫描探测光的位置，从而获得载流子的空间分布信息。但该方法的空间分辨率依赖于光斑尺寸，且由于载流子相对于激发中心的扩散距离仅在亚微米至几个微米量级，因此需要扫描振镜以高精度扫描光束，对实验设备精度的要求较为苛刻。
发明内容
为了解决现有技术存在的缺陷，本发明提出一种基于微区瞬态光谱的载流子扩散系数测量装置与方法，该方法克服了传统电学测试方法的限制，同时具有测试精准、便捷的优点。能实现超短时间尺度内的载流子浓度分布表征，为光电材料中光生载流子扩散系数和扩散长度等参数的表征提供新的解决思路。
为实现上述内容，本发明采用的技术方案描述如下：
一种基于微区瞬态光谱的载流子扩散系数测量装置，包括：
飞秒激光光源，所述飞秒激光光源用于输出超短激光脉冲；
超连续白光泵浦-探测单元，所述超连续白光泵浦-探测单元接收所述飞秒激光脉冲进入并输出泵浦光和探测光脉冲，其中探测光为波长覆盖可见光范围的超连续白光，同时可调节泵浦光和探测光的相对时间延迟及探测光到达样品处的光斑尺寸；
显微聚焦单元，所述显微聚焦单元接收所述泵浦光和探测光脉冲聚焦在样品上，并对经过样品后的光束准直；
及光谱测量单元，所述光谱测量单元采集经过样品后的探测光各区域的瞬态光谱。
作为本发明的进一步改进，所述超连续白光泵浦-探测单元包括：分束镜，所述飞秒激光脉冲经过分束镜分为两束；其中一束光路上设置有BBO晶体，飞秒激光脉冲经过BBO晶体倍频后作为泵浦光，另一束光路上设置有非线性晶体，飞秒激光脉冲聚焦于非线性晶体中产生超连续白光探测光。
作为本发明的进一步改进，沿光路方向，所述BBO晶体两端分别设置有第一凸透镜和第二凸透镜。
作为本发明的进一步改进，所述超连续白光泵浦-探测单元还包括：回射镜；所述回射镜设置在位移平台上；所述泵浦光经过第一反射镜反射进入所述回射镜；回射镜反射后依次经过第二反射镜、第三反射镜及第四反射镜后与探测光在二向色镜处会合，并沿同一路径进入显微聚焦单元。
作为本发明的进一步改进，沿光路方向，所述非线性晶体两端分别设置有第三凸透镜和第四凸透镜；所述第四凸透镜另一端依次设置有凹透镜和第五凸透镜，探测光经过第五凸透镜后与泵浦光在二向色镜处会合，并沿同一路径进入显微聚焦单元。
作为本发明的进一步改进，所述显微聚焦单元包括相对设置的第一物镜和第二物镜，第一物镜和第二物镜设置在三维位移台上。
作为本发明的进一步改进，所述显微聚焦单元和光谱测量单元之间设置有长通滤光片。
作为本发明的进一步改进，所述光谱测量单元包括光纤夹持器、接收光纤和光栅光谱仪，光纤夹持器固定于位移台，光纤夹持器通过接收光纤和光栅光谱仪连接。
作为本发明的进一步改进，所述载流子扩散系数测量装置的光学元件及光机组件均安装在隔振光学平台上，其中显微聚焦单元安装于固定在隔振光学平台的直角板上，形成垂直的显微镜结构。
一种载流子扩散系数测量装置的测量方法，包括以下步骤：
由飞秒激光光源输出的飞秒激光脉冲经过超连续白光泵浦-探测单元，产生延迟时间可调的泵浦光和探测光脉冲；两束光合束后聚焦至样品，探测光斑与泵浦光斑中心重合；
通过调整探测光的发散角，扩大其在样品处的光斑尺寸；泵浦光覆盖的区域为光生载流子激发区，探测光覆盖的区域为光生载流子扩散区；
通过移动光谱测量单元中光纤探头接收面相对于探测光斑的位置采集探测光斑不同区域的瞬态光谱，探测扩散区对应位置处的载流子浓度及其随时间的变化，获得光生载流子扩散系数和扩散长度参数。
本发明的有益效果在于：
本发明提出了基于微区瞬态光谱的载流子扩散系数测量装置，包括沿飞秒脉冲激光入射方向依次放置的飞秒激光光源、超连续白光泵浦-探测单元、显微聚焦单元和光谱测量单元；飞秒激光光源输出超短激光脉冲；超连续白光泵浦-探测单元接收飞秒激光脉冲进入并输出泵浦光和探测光脉冲，显微聚焦单元接收所述泵浦光和探测光脉冲聚焦在样品上，并对经过样品后的光束准直；光谱测量单元采集经过样品后的探测光各区域的瞬态光谱。该测量装置克服了传统电学测试方法的限制，同时具有测试精准、便捷的优点。能实现超短时间尺度内的载流子浓度分布表征，为光电材料中光生载流子扩散系数和扩散长度等参数的表征提供新的解决思路。相比于传统的测试技术更加精准便捷，应用范围更加广泛。
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使本发明系统结构图；
图2是本发明具体实施方式的结构原理示意图；
图3是光谱测量单元的工作原理图；
其中，1、分束镜，2、第一凸透镜，3、BBO晶体，4、第二凸透镜，5、第三凸透镜，6、非线性晶体，7、第四凸透镜，8、第一反射镜，9、第一位移台，10、回射镜，11、凹透镜，12、第五凸透镜，13、第二反射镜，14、第三反射镜，15、第四反射镜，16、二向色镜，17、第一物镜，18、三维样品台，19、第二物镜，20、长通滤光片，21、接收光纤，22、光栅光谱仪，23、光纤夹持器，24、第二位移台。
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。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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装置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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1-2，本发明：一种基于微区瞬态光谱的载流子扩散系数测量装置包括沿飞秒脉冲激光入射方向依次放置的飞秒激光光源、超连续白光泵浦-探测单元、显微聚焦单元和光谱测量单元；本发明所有光学元件及光机组件均安装在隔振光学平台上，其中显微聚焦单元安装于固定在隔振光学平台的直角板上，以形成垂直的显微镜结构，方便使用和操作。具体的，各部分作用如下：
飞秒激光光源，所述飞秒激光光源用于输出超短激光脉冲；
超连续白光泵浦-探测单元，所述超连续白光泵浦-探测单元接收所述飞秒激光脉冲进入并输出泵浦光和探测光脉冲，其中探测光为波长覆盖可见光范围的超连续白光，同时可调节泵浦光和探测光的相对时间延迟及探测光到达样品处的光斑尺寸；
显微聚焦单元，所述显微聚焦单元接收所述泵浦光和探测光脉冲聚焦在样品上，并对经过样品后的光束准直；
及光谱测量单元，所述光谱测量单元采集经过样品后的探测光各区域的瞬态光谱。
如图2所示，所述超连续白光泵浦-探测单元包括：分束镜1，所述飞秒激光脉冲经过分束镜1分为两束；其中一束光路上设置有BBO晶体3，飞秒激光脉冲经过BBO晶体3倍频后作为泵浦光，另一束光路上设置有非线性晶体6，飞秒激光脉冲聚焦于非线性晶体6中产生超连续白光探测光。
超连续白光泵浦-探测单元用于产生时间延迟可调的泵浦光脉冲和探测光脉冲，其中探测光为超连续白光且传播发散角可调。飞秒激光脉冲进入超连续白光泵浦-探测单元后经分束镜1分离为两束光，两束光的光强比由分束镜的分束比决定。其中一束光经第一凸透镜2聚焦激发BBO晶体9，通过产生二阶非线性效应可实现波长的倍频转换。倍频后的光束被第二凸透镜4准直，且该光束作为泵浦光。
另一束光经过第三凸透镜5后聚焦于非线性晶体6中，产生自聚焦通道，并且在通道内发生自相位调制、电离增强自相位调制、四波混频、受激散射等复杂的强非线性光学过程实现波长展宽至可见光范围，形成超连续白光。产生的超连续白光经第四凸透镜7进行准直，该光束作为探测光。
沿光路方向，所述BBO晶体3两端分别设置有第一凸透镜2和第二凸透镜4。
所述超连续白光泵浦-探测单元还包括：回射镜10；所述回射镜10设置在位移平台9上；所述泵浦光经过第一反射镜8反射进入所述回射镜10；回射镜10反射后依次经过第二反射镜13、第三反射镜14及第四反射镜15后与探测光在二向色镜16处会合，并沿同一路径进入显微聚焦单元。
沿光路方向，所述非线性晶体6两端分别设置有第三凸透镜5和第四凸透镜7；所述第四凸透镜7另一端依次设置有凹透镜11和第五凸透镜12，探测光经过第五凸透镜12后与泵浦光在二向色镜16处会合，并沿同一路径进入显微聚焦单元。
随后泵浦光经第一反射镜8反射进入安装于第一位移台9上的回射镜10，通过位移台的运动控制回射镜的移动以改变泵浦光的光程，调节泵浦光和探测光光程的相对长短，达到调节两束光作用于样品的相对时间延迟的目的。凹透镜11和第五凸透镜12组合用于调节超连续白光探测光传播的发散角。准直后的平行光经凹透镜后变为发散传播的光束，当两透镜共焦放置时，经过第五凸透镜后的探测光仍以平行光传播，通过调节第五凸透镜相对于凹透镜焦点的位置，可以实现调整超连续白光传输发散角的功能。泵浦光射出回射镜后经第二反射镜13、第三反射镜14、第四反射镜15调整传播方向并透射经过二向色镜16。
经过超连续白光泵浦-探测单元后，泵浦光与探测光在二向色镜16处实现合束，沿空间中同一路径传播，光斑中心重合并进入显微聚焦单元。显微聚焦单元包括物镜组和三维样品台。其中第一物镜17将两束光聚焦于置于三位样品台上18的样品表面，第二物镜19用于将过焦点后发散传播的探测光进行准直。作为优选实施例，所述显微聚焦单元包括相对设置的第一物镜17和第二物镜19，第一物镜17和第二物镜19设置在三维位移台18上。
所述显微聚焦单元和光谱测量单元之间设置有长通滤光片20。
所述光谱测量单元包括光纤夹持器23、接收光纤21和光栅光谱仪22，光纤夹持器23固定于位移台24，光纤夹持器23通过接收光纤21和光栅光谱仪22连接。
通过超连续白光泵浦-探测单元中的透镜组调节超连续白光传播的发散角可调节其聚焦后的光斑大小，使探测光的光斑面积大于泵浦光。泵浦光覆盖的区域为光生载流子激发区域，由于高斯光束的光强在空间呈高斯分布，产生的光生载流子会因存在浓度梯度向外扩散。探测光斑中相对于激发区中心不同距离的部分包含了载流子扩散的信息，采集探测光不同位置的光谱信息可得到相应扩散位置处的载流子浓度。经过显微聚焦单元后泵浦光被长通滤光片20滤除。
随后作为探测光的超连续白光进入光谱测量单元。光谱测量单元的工作原理图参见图3。首先探测光进入接收光纤21中，然后在光纤中传输进入光栅光谱仪22。光栅光谱仪对超连续白光进行光栅衍射分光，并采集各波长的光强，输送给软件进行数据分析。接收光纤被固定于光纤夹持器23中，其底部有可控制光纤探头移动的第二位移平台24，通过该位移平台改变光纤探头接收面和探测光斑的相对位置，实现探测光斑的不同区域进入接收光纤。采集探测光斑中相对于光生载流子激发区中心不同距离(Δx)处的瞬态光谱，可获得任意时刻下相应扩散距离的载流子浓度，通过多个测试位置的瞬态光谱可得到载流子浓度的空间分布。进一步通过载流子浓度空间分布随时间的变化得到载流子的扩散系数及扩散距离等参数。
本发明各单元的所有光学元件均安装于光学隔振平台上，其中显微聚焦单元安装在垂直于光学隔振平台的面包板上，形成垂直方向分布的显微镜结构，方便样品的放置与操作使用。
结合图3，本发明还提提供一种载流子扩散系数测量装置的测量方法，包括以下步骤：
由飞秒激光光源输出的飞秒激光脉冲经过超连续白光泵浦-探测单元，产生延迟时间可调的泵浦光和探测光脉冲；两束光合束后聚焦至样品，探测光斑与泵浦光斑中心重合；
通过调整探测光的发散角，扩大其在样品处的光斑尺寸；泵浦光覆盖的区域为光生载流子激发区，探测光覆盖的区域为光生载流子扩散区；
通过移动光谱测量单元中光纤探头接收面相对于探测光斑的位置采集探测光斑不同区域的瞬态光谱，探测扩散区对应位置处的载流子浓度及其随时间的变化，获得光生载流子扩散系数和扩散长度参数。
以下对本发明方法进行详细说明。
本发明内容涉及的关键技术包括泵浦-探测瞬态吸收技术、超连续白光产生技术、延迟时间调节技术、显微成像技术、光谱测量技术。
飞秒激光光源输出的飞秒激光脉冲进入超连续白光泵浦-探测单元后经分束镜分离为两束光，分离后的光强比由分束镜的分束比决定。其中一束光经过第一凸透镜聚焦激发BBO晶体，通过产生二阶非线性倍频效应，可实现波长的转换；第二凸透镜用于将经过BBO晶体倍频后发散传播的光束准直，这一束激光作为泵浦光使用。另一束光经过第三凸透镜聚焦激发非线性晶体产生超连续白光并经第四凸透镜准直后作为探测光使用。
飞秒激光脉冲聚焦后在非线性晶体内产生自聚焦通道，并且在通道内发生自相位调制、电离增强自相位调制、四波混频、受激散射等复杂的强非线性光学过程，使光谱范围得到明显的展宽。典型的，可使用蓝宝石、氟化钙、水、光纤或固体薄片组作为光谱展宽介质。
第一位移平台控制回射镜的运动，用于增加或缩短泵浦光的光程，改变泵浦光和探测光光程的相对长短，通过光速对距离和时间进行换算，从而实现调节两束光作用于样品的相对时间延迟。实验所使用的位移平台其位移精度可达L0＝75nm，泵浦光在进入回射镜和射出回射镜的过程中改变的光程是位移平台移动距离的2倍。计算2L0/c＝0.5fs，位移平台可实现的时间精度远远高于脉冲宽度。
通过使用透镜对，包括凹透镜和第五凸透镜，可调节超连续白光传输的发散角。其中凹透镜用于使平行传输的光束发散传输，调节第五凸透镜相对于凹透镜焦点的位置可实现发散程度的调节。
泵浦光与探测光通过超连续白光泵浦-探测单元后，两束光在二向色镜处进行合束，沿空间中同一路径传播并且光斑中心重合，然后进入显微聚焦单元。显微聚焦单元由第一物镜、三维样品台和第二物镜组成，通过将激光光谱技术与显微成像技术结合，用于实现对于微米、亚微米尺度样品的精准探测。其中第一物镜使用高数值孔径的物镜，将中心重合的泵浦光和探测光聚焦于样品上。样品置于可三维移动的样品台上，移动样品使激光光斑置于想要探测的区域。通过超连续白光泵浦-探测单元中的凹透镜和第五凸透镜调节超连续白光的发散角，可调整聚焦后探测光的光斑面积，使其大于泵浦光的光斑面积。其中泵浦光覆盖的区域为光生载流子激发区，探测光覆盖的区域为光生载流子扩散区。因飞秒激光的光强在空间呈高斯型分布，产生的光生载流子因浓度梯度会向激发区域外扩散，扩散后的载流子会引起材料对泵浦光外围的探测光吸收强度的变化。
经过样品后，过焦点的光斑会继续发散，通过使用低数值孔径的第二物镜将发散的光束进行准直，得到平行传输的探测光。泵浦光在通过显微聚焦单元后被长波通长通滤光片滤除。
光谱测量单元完成对准直后超连续白光探测光的收集与测量，得到瞬态光谱信号。在光谱测量单元中，光纤夹持器用于固定接收光纤，该光纤夹持器底部有第二位移平台，用于控制光纤探头的移动。通过移动光纤探头接受面相对于探测光斑的位置，可使探测光不同区域的光强从光纤探头进入接收光纤中并输送至光栅光谱仪。光栅光谱仪采用光栅衍射分光的原理对超连续白光各个波长的强度进行采集。从时间分辨瞬态光谱测量结果中可以得到任意时刻该测量位置对应的扩散位置处载流子浓度的变化。因探测光光斑各个位置相对于光生载流子激发区中心的距离不同，从而可得到载流子浓度空间分布随时间的变化，进一步获得载流子扩散系数及扩散长度等参数。
以上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)
1.一种基于微区瞬态光谱的载流子扩散系数测量装置，其特征在于，包括：
飞秒激光光源，所述飞秒激光光源用于输出超短激光脉冲；
超连续白光泵浦-探测单元，所述超连续白光泵浦-探测单元接收所述飞秒激光脉冲进入并输出泵浦光和探测光脉冲，其中探测光为波长覆盖可见光范围的超连续白光，同时可调节泵浦光和探测光的相对时间延迟及探测光到达样品处的光斑尺寸；
显微聚焦单元，所述显微聚焦单元接收所述泵浦光和探测光脉冲聚焦在样品上，并对经过样品后的光束准直；
及光谱测量单元，所述光谱测量单元采集经过样品后的探测光各区域的瞬态光谱。
2.根据权利要求1所述的载流子扩散系数测量装置，其特征在于：
所述超连续白光泵浦-探测单元包括：分束镜(1)，所述飞秒激光脉冲经过分束镜(1)分为两束；其中一束光路上设置有BBO晶体(3)，飞秒激光脉冲经过BBO晶体(3)倍频后作为泵浦光，另一束光路上设置有非线性晶体(6)，飞秒激光脉冲聚焦于非线性晶体(6)中产生超连续白光探测光。
3.根据权利要求2所述的载流子扩散系数测量装置，其特征在于：
沿光路方向，所述BBO晶体(3)两端分别设置有第一凸透镜(2)和第二凸透镜(4)。
4.根据权利要求2所述的载流子扩散系数测量装置，其特征在于：
所述超连续白光泵浦-探测单元还包括：回射镜(10)；所述回射镜(10)设置在位移平台(9)上；所述泵浦光经过第一反射镜(8)反射进入所述回射镜(10)；回射镜(10)反射后依次经过第二反射镜(13)、第三反射镜(14)及第四反射镜(15)后与探测光在二向色镜(16)处会合，并沿同一路径进入显微聚焦单元。
5.根据权利要求2所述的载流子扩散系数测量装置，其特征在于：
沿光路方向，所述非线性晶体(6)两端分别设置有第三凸透镜(5)和第四凸透镜(7)；所述第四凸透镜(7)另一端依次设置有凹透镜(11)和第五凸透镜(12)，探测光经过第五凸透镜(12)后与泵浦光在二向色镜(16)处会合，并沿同一路径进入显微聚焦单元。
6.根据权利要求1所述的载流子扩散系数测量装置，其特征在于：
所述显微聚焦单元包括相对设置的第一物镜(17)和第二物镜(19)，第一物镜(17)和第二物镜(19)设置在三维位移台(18)上。
7.根据权利要求1所述的载流子扩散系数测量装置，其特征在于：
所述显微聚焦单元和光谱测量单元之间设置有长通滤光片(20)。
8.根据权利要求1所述的载流子扩散系数测量装置，其特征在于：
所述光谱测量单元包括光纤夹持器(23)、接收光纤(21)和光栅光谱仪(22)，光纤夹持器(23)固定于位移台(24)，光纤夹持器(23)通过接收光纤(21)和光栅光谱仪(22)连接。
9.根据权利要求1至8任一项所述的载流子扩散系数测量装置，其特征在于：
所述载流子扩散系数测量装置的光学元件及光机组件均安装在隔振光学平台上，其中显微聚焦单元安装于固定在隔振光学平台的直角板上，形成垂直的显微镜结构。
10.权利要求1至9任一项所述的载流子扩散系数测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
由飞秒激光光源输出的飞秒激光脉冲经过超连续白光泵浦-探测单元，产生延迟时间可调的泵浦光和探测光脉冲；两束光合束后聚焦至样品，探测光斑与泵浦光斑中心重合；
通过调整探测光的发散角，扩大其在样品处的光斑尺寸；泵浦光覆盖的区域为光生载流子激发区，探测光覆盖的区域为光生载流子扩散区；
通过移动光谱测量单元中光纤探头接收面相对于探测光斑的位置采集探测光斑不同区域的瞬态光谱，探测扩散区对应位置处的载流子浓度及其随时间的变化，获得光生载流子扩散系数和扩散长度参数。
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