CN115839929A - 一种高时空分辨的磁光偏振成像测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高时空分辨的磁光偏振成像测量系统，包括飞秒脉冲激光源、第一分束器、第二分束器、泵浦光路组件、探测光路组件、第三分束器、第一合束器、第二合束器、微区样品成像模块、信号探测模块和计算机；所述计算机与飞秒脉冲激光源、泵浦光路组件、探测光路组件、微区样品成像模块、信号探测模块连接，用于光源的输出和参数控制、成像及光路调试、仪器的自动化控制与测试、信号处理功能。本发明具有超高时间分辨、高空间分辨、无需制样、非接触式测量等优势。

Description

一种高时空分辨的磁光偏振成像测量系统

技术领域

本发明涉及超快光学测量技术领域，更具体地说，特别涉及一种高时空分辨的磁光偏振成像测量系统。

背景技术

自旋波是磁性材料内部电子自旋的集体激发行为，其量子化形式为磁子，是自旋电子学的重要研究分支。磁子的传播不依赖于电荷的流动，但与电流类似的是，磁子流也可用于携带、传输和处理信息，避免了诸如欧姆损耗等基于电子流动的传统电子器件的固有缺点，并且相对电流而言，磁子流可以拥有更长的扩散距离。目前，在磁子自旋电子学中，磁子的输运信息大部分采用电学手段进行检测，通常检测原理为：首先将电荷注入器件一端的贵金属电极(如铂)，通过自旋霍尔效应产生横向自旋流，进一步通过金属/磁体界面交换相互作用，自旋流的角动量转移到磁性材料(如磁性绝缘体)中，产生磁子，随后磁子在磁性材料中输运到器件另一端，通过逆自旋霍尔效应在另一侧电极产生电压信号。电学检测手段能够检测器件中磁子的整体输运性能(如输运长度和输运速率等)，但该方法需要提前制备相应器件，制样复杂，且不具备高的时间和空间分辨能力，并且测量到的电学信号是器件的整体表现，不能直接反映磁性材料中磁子的本征输运属性。

超快光学测试是研究材料和器件工作原理的常用工具，具有高速、无损伤、高灵敏度、无需制样和高时空分辨等优势。近年来，以时间分辨磁光克尔技术为代表的全光磁子探测技术在二维磁性材料自旋波探测研究中得到广泛的应用。然而，目前的全光磁子探测技术只能测量磁性材料中单个点的磁子振荡，无法对磁子在时空间中的扩散输运过程进行成像，严重限制了该类技术的应用范围。

针对当下对磁性材料中磁子输运动力学成像研究需求巨大，传统电学和光学测试手段已经不能满足测量需求。能够根据不同磁性材料的测试要求，实现对磁子强度的高时空分辨探测成像，并能够动态捕捉磁子输运和磁子相干成像信息的超快光学检测技术有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高时空分辨的磁光偏振成像测量系统，以克服现有技术所存在的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高时空分辨的磁光偏振成像测量系统，包括飞秒脉冲激光源、第一分束器、第二分束器、泵浦光路组件、探测光路组件、第三分束器、第一合束器、第二合束器、微区样品成像模块、信号探测模块和计算机；

所述飞秒脉冲激光源用于提供产生泵浦光和探测光的光源；

所述第一分束器用于将飞秒激光源分入泵浦光和探测光两条光路；

所述第二分束器用于将泵浦光分入第一泵浦光和第二泵浦光两条光路；

所述第三分束器用于透射探测光并反射从样品返回的探测光；

所述第一合束器用以第一泵浦光和第二泵浦光的合束；

所述第二合束器用于在探测光波长范围内透射、在泵浦光波长范围内反射以及探测光、第二泵浦光和第一泵浦光的合束；

所述泵浦光路组件设于泵浦光路上，用于输出泵浦光以及调节第一和第二泵浦光之间的脉冲延时；

所述探测光路组件设于探测光路上，用于输出探测光以及调节探测光与两束泵浦光之间的脉冲延时；

所述微区样品成像模块设于第二合束器的合束一端，用于样品成像；

所述信号探测模块设于斩波器一端，用于完成泵浦-探测信号的再生和放大；

所述计算机与飞秒脉冲激光源、泵浦光路组件、探测光路组件、微区样品成像模块、信号探测模块连接，用于光源的输出和参数控制、成像及光路调试、仪器的自动化控制与测试、信号处理功能。

进一步地，所述泵浦光路组件包括依次设置于泵浦光路上的泵浦光参量放大器、第一半波片、偏振器和反射镜，设于反射镜反射光路上的凸透镜对、第一衰减器，设于第一泵浦光路上的泵浦光程调节器，所述第二分束器位于凸透镜对和第一衰减器之间，所述第二衰减器位于第二泵浦光上，所述泵浦光参量放大器用于输出波长、脉宽可调谐的泵浦光，所述第一半波片和偏振器用于组合输出具有高光强和线偏振度的泵浦光，所述反射镜用于调整光路走向，调整第二泵浦光所在光路的多个反射镜可将第二泵浦光聚焦到远离第一泵浦光光斑的另一样品表面位置，所述凸透镜对用于调整激光的发散程度，所述第一衰减器和第二衰减器用于调整泵浦光的光强，所述斩波器用于泵浦光的频率调制，输出频率参考信号以实现同步测量，所述泵浦光程调节器用于调节第一和第二泵浦光之间的脉冲延时。

进一步地，所述探测光路组件包括依次设于探测光路上的探测光参量放大器、啁啾反射镜对、第三衰减器、第二半波片、第二偏振器、探测光程调节器和二维扫描振镜，所述探测光参量放大器用于输出波长、脉宽可调谐的探测光，所述啁啾反射镜对用于补偿系统光路和光参量放大器各元件组成对探测光带来的色散展宽，所述第三衰减器用于调整探测光的光强，所述第二半波片和第二偏振器用于组合输出具有较高光强和线偏振度的探测光，所述探测光程调节器用于调节探测光与两束泵浦光之间的脉冲延时，所述二维扫描振镜通过电学伺服控制在两个方向实现出射角的微小变化对探测光实现二维空间分辨的扫描作用。

进一步地，所述微区样品成像模块包括白光光源、准直透镜、第四分束器、聚焦透镜、相机、可移除合束器、显微物镜、低温磁场模块和待测样品台，所述白光光源用于提供对待测样品表面成像的照明光，所述准直透镜用于准直照明光束，所述第四分束器用于透射照明光束并反射待测样品的反射回光，所述聚焦透镜用于聚焦反射回光于相机像元进行成像，所述相机将样品表面及激光聚焦情况进行成像，所述可移除合束器用于微区样品成像模块对整个光路系统的耦入和耦出，在确认光路后，该微区样品成像模块可耦出光路，所述显微物镜用于样品的显微成像、激光的紧聚焦及待测样品反射光的收集，所述低温磁场模块用以提供维持材料磁性及电磁铁工作所需的极低温环境，所述待测样品台用于通过压电控制实现三维移动。

进一步地，所述信号探测模块包括依次设置的第三半波片、偏振分束器、平衡探测器和锁相放大器，所述第三半波片用于为旋转偏振角度以归零初始化时的平衡探测器，探测光在样品处的反射回光经分束器反射后先通过第三半波片，经偏振分束器分离成互为正交偏振的两束线偏振光并引导进入平衡探测器，平衡探测器根据两束光的光强差得到电压值，并通过锁相放大器配合斩波器的同步功能完成泵浦-探测信号的再生和放大。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供的一种高时空分辨的磁光偏振成像测量系统，通过全光学手段对磁子输运动力学过程进行成像探测，相对于传统电学或光学测量方法，具有超高时间分辨、高空间分辨、无需制样、非接触式测量等优势，且能直接反映磁性材料本征的磁子输运性能，区分出不同时间尺度下的线性和非线性磁子输运模式；本发明还引入了第二泵浦光，将第一和第二泵浦光分离聚焦到样品上两个相互靠近的区域，可以产生两个磁子振荡源，利用自旋波的长相干特性，两个磁子模式在空间上相干叠加，通过本发明可以直接对磁子干涉的空间图样进行动力学成像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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是本发明高时空分辨的磁光偏振成像测量系统的结构示意图。

图中：飞秒脉冲激光源1、第一分束器2、泵浦光参量放大器3、第一半波片4、第一偏振器5、反射镜6、凸透镜对7、第二分束器8、第一衰减器9、第二衰减器10、泵浦光程调节器11、探测光参量放大器12、啁啾棱镜对13、第三衰减器14、第二半波片15、第二偏振器16、探测光程调节器17、二维扫描振镜18、第三分束器19、第一合束器20、斩波器21、第二合束器22、白光光源23、准直透镜24、第四分束器25、聚焦透镜26、相机27、可移除合束器28、显微物镜29、低温磁场模块30、待测样品台31、第三半波片32、偏振分束器33、平衡探测器34、锁相放大器35、计算机36。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1所示，本实施例公开了一种高时空分辨的磁光偏振成像测量系统，包括飞秒脉冲激光源1、第一分束器2、第二分束器8、泵浦光路组件、探测光路组件、第三分束器19、第一合束器20、第二合束器22、微区样品成像模块、信号探测模块和计算机36；

所述飞秒脉冲激光源1用于提供产生泵浦光和探测光的光源；

所述第一分束器2用于将飞秒激光源分入泵浦光和探测光两条光路；

所述第二分束器8用于将泵浦光分入第一泵浦光和第二泵浦光两条光路；

所述第三分束器19用于透射探测光并反射从样品返回的探测光；

所述第一合束器20用以第一泵浦光和第二泵浦光的合束；

所述第二合束器22用于在探测光波长范围内透射、在泵浦光波长范围内反射以及探测光、第二泵浦光和第一泵浦光的合束；

所述泵浦光路组件设于泵浦光路上，用于输出泵浦光以及调节第一和第二泵浦光之间的脉冲延时；

所述探测光路组件设于探测光路上，用于输出探测光以及调节探测光与两束泵浦光之间的脉冲延时；

所述微区样品成像模块设于第二合束器22的合束一端，用于样品成像；

所述信号探测模块设于斩波器21一端，用于完成泵浦-探测信号的再生和放大；

所述计算机36与飞秒脉冲激光源1、泵浦光路组件、探测光路组件、微区样品成像模块、信号探测模块连接，用于光源的输出和参数控制、成像及光路调试、仪器的自动化控制与测试、信号处理功能。

进一步地，所述泵浦光路组件包括依次设置于泵浦光路上的泵浦光参量放大器3、第一半波片4、偏振器5和反射镜6，设于反射镜6反射光路上的凸透镜对7、第一衰减器9，设于第一泵浦光路上的泵浦光程调节器11，所述第二分束器8位于凸透镜对7和第一衰减器9之间，所述第二衰减器10位于第二泵浦光上，所述泵浦光参量放大器3用于输出波长、脉宽可调谐的泵浦光，所述第一半波片4和偏振器5用于组合输出具有高光强和线偏振度的泵浦光，所述反射镜6用于调整光路走向，调整第二泵浦光所在光路的多个反射镜可将第二泵浦光聚焦到远离第一泵浦光光斑的另一样品表面位置，所述凸透镜对7用于调整激光的发散程度，所述第一衰减器9和第二衰减器10用于调整泵浦光的光强，所述斩波器21用于泵浦光的频率调制，输出频率参考信号以实现同步测量，所述泵浦光程调节器11用于调节第一和第二泵浦光之间的脉冲延时。

本实施例中，所述探测光路组件包括依次设于探测光路上的探测光参量放大器12、啁啾反射镜对13、第三衰减器14、第二半波片15、第二偏振器16、探测光程调节器17和二维扫描振镜18，所述探测光参量放大器12用于输出波长、脉宽可调谐的探测光，所述啁啾反射镜对13用于补偿系统光路和光参量放大器各元件组成对探测光带来的色散展宽，所述第三衰减器14用于调整探测光的光强，所述第二半波片15和第二偏振器16用于组合输出具有较高光强和线偏振度的探测光，所述探测光程调节器17用于调节探测光与两束泵浦光之间的脉冲延时，所述二维扫描振镜18通过电学伺服控制在两个方向实现出射角的微小变化对探测光实现二维空间分辨的扫描作用。

本实施例中，所述微区样品成像模块包括白光光源23、准直透镜24、第四分束器25、聚焦透镜26、相机27、可移除合束器28、显微物镜29、低温磁场模块30和待测样品台31，所述白光光源23用于提供对待测样品表面成像的照明光，所述准直透镜24用于准直照明光束，所述第四分束器25用于透射照明光束并反射待测样品的反射回光，所述聚焦透镜26用于聚焦反射回光于相机像元进行成像，所述相机27将样品表面及激光聚焦情况进行成像，所述可移除合束器28用于微区样品成像模块对整个光路系统的耦入和耦出，在确认光路后，该微区样品成像模块可耦出光路，所述显微物镜29用于样品的显微成像、激光的紧聚焦及待测样品反射光的收集，所述低温磁场模块30用以提供维持材料磁性及电磁铁工作所需的极低温环境，所述待测样品台31用于通过压电控制实现三维移动。

本实施例中，所述信号探测模块包括依次设置的第三半波片32、偏振分束器33、平衡探测器34和锁相放大器35，所述第三半波片32用于为旋转偏振角度以归零初始化时的平衡探测器，探测光在样品处的反射回光经分束器反射后先通过第三半波片32，经偏振分束器33分离成互为正交偏振的两束线偏振光并引导进入平衡探测器34，平衡探测器34根据两束光的光强差得到电压值，并通过锁相放大器35配合斩波器21的同步功能完成泵浦-探测信号的再生和放大。

如图1所示，具体光路实施为：

飞秒脉冲激光源1为以Yb:KGW作增益介质的飞秒激光器，出射光经第一分束器2后分别进入泵浦光参量放大器3和探测光参量放大器12中，通过非线性光参量放大作用产生设定波长(可见到近红外)、脉宽(100至200飞秒)、重频(105Hz)的激光，第一分束器2为半透半反镜。

在泵浦光路中，泵浦脉冲首先通过第一半波片4和第一偏振器5，通过旋转半波片使得透过偏振器的光强最强，以使泵浦脉冲具有最高的线偏振度。凸透镜对7由两个焦距相等的凸透镜组成，作为简单的4f系统，通过精确调节两镜之间的距离，可以尽可能使后续泵浦光和探测光的显微成像焦面在同一位置。第一分束器8将泵浦光分为第一和第二两束泵浦光，其光强分别由第一衰减器9、第二衰减器10调节，衰减器为透射率可调的中性密度滤光片，两束泵浦光的光程差为零或非常小(微米量级)，这一细微差别带来的脉冲延迟由泵浦光程调节器11调节。第一和第二泵浦光在经过第一合束器20后合成为一束光，第一合束器为半透半反镜。而后两束光的频率由斩波器21进行二次调制，斩波器频率设为500至1000Hz。

在探测光路中，探测脉冲首先经过啁啾反射镜对13补偿因光参量放大器、光路元件对脉冲带来的色散展宽作用。第二衰减器14、第二半波片15、第二偏振器16对探测光的作用类比泵浦光路。探测光程调节器17用以调节探测光脉冲相对两束泵浦光脉冲的时间延迟，其光程差大于两束泵浦光之间的光程差。二维扫描振镜20通过伺服控制系统调整探测光在两个正交方向的出射角，并最终反映到探测光在样品表面的聚焦位置，其精度由内部的位置传感器保证。经过第三分束器19后和第二合束器22后，探测光和泵浦光合并为一条光路，第三分束器19为半透半反镜，第二合束器22为二向色镜，在探测光和泵浦光的波长范围内分别起透射和反射作用。

在微区样品成像模块中，白光光源23为LED照明光源，经准直透镜24准直、第四分束器25、可移除合束器28后与探测光和泵浦光合束，显微物镜29将照明光与激光聚焦于样品表面并收集其表面的反射和散射回光，显微物镜为倍率≥50、数值孔径≥0.8的反射式物镜。回光经可移除合束器28、第四分束器25、聚焦透镜26后进入相机27形成带有激光光斑和样品表面形貌的图像。准直透镜24和聚焦透镜26均为焦距适宜的凸透镜，可移除合束器28和第四分束器25均为半透半反镜，相机27为CMOS或CCD传感器，经图像观察确定好光路后，通过可移除合束镜28可将成像模块整体耦出光路，避免对测量造成影响。待测样品置于待测样品台31上，可以通过压电控制实现样品在XYZ三个方向的位移，精度为。测试环境处于低温磁场模块30的腔体内部，其内部低温由液氦驱动，通过调节电磁铁的电流大小实现稳态磁场的强度控制。

在探测光的回光进入信号探测模块后，其偏振方向会受到第三半波片32的调整，其目的是在初始无内外磁场干预的情况下，消除系统本身对探测光偏振方向和光强的影响，此时偏振分束器33两个正交线偏振方向的出射光强应处于调平状态，平衡探测器34两光桥接收光强的差分值为零。当处于测试状态时，样品磁矩的动力学行为会反映到探测光回光的偏振变化中，此时两光桥会灵敏地检测到不为零的差分值，其电压值的变化频率与斩波器一致，通过锁相放大器35完成对信号的采集放大。

本实施例中，计算机36分别与飞秒脉冲激光源1、泵浦光参量放大器3、泵浦光程调节器11、探测光参量放大器12、探测光程调节器17、二维扫描振镜18、斩波器21、相机27、低温磁场模块30、待测样品台31、锁相放大器35连接，软件部分主要建立在Labview程序中。

本实施例中，测量系统应达到的性能指标总结如下：

空间分辨率≤1μm；温度范围3.5K至320K；稳态磁场范围0至8T；样品台的位移精度20nm；最小克尔转角检出角≤1mdeg。

本发明的测量系统的具体操作过程如下：

步骤S1、设定好飞秒光源的中心波长、光强、斩波频率等参数，调整待测样品台的XYZ方向，确定适合测试的样品点并将两束泵浦光和探测光共聚焦于该中心位置。设定输出电流范围，观察在二维扫描振镜作用下探测光斑在样品表面的位移是否正常。再次确认光路情况后，通过可移除合束器将成像模块耦出系统光路。

步骤S2、开启平衡探测器、锁相放大器并遮挡泵浦光，在无泵浦情况下调整第三半波片使锁相放大器示数归零。而后分别释放两束泵浦光，通过泵浦和探测光程调节器改变泵浦-探测的脉冲延迟并观察锁相放大器的示数，其最大值的延迟时刻可以认为对应三束光的等光程位置。

步骤S3、三种主要测量模式：

1、磁子的时空输运测试。此模式下不用第二泵浦光，因此将第二泵浦光遮挡住。调整光路中的反射镜，让第一泵浦光和探测光共聚焦到样品上同一区域。步进第一泵浦光与探测光的延迟，在每个延迟位置处，通过扫描振镜，让探测光围绕泵浦光聚焦位置附近进行二维扫描，读取不同扫描位置处锁相放大器的读数，获得当前时刻下磁子的空间分布情况。遍历所有延迟时刻，获得磁子的时空输运动力学图像。在此工作模式下，若二维扫描振镜不工作，第一泵浦光和探测光重合，则等效于传统的时间分辨磁光偏振测试。

2、磁子自旋波的相干性测试。调整光路中的反射镜，让第一泵浦光和第二泵浦光准直聚焦到样品上两个相互靠近的不同样品区域，两个聚焦光斑距离约为微米量级，设定好第一和第二泵浦光之间的延迟不变，步进第一泵浦光和探测光的延迟，在每个延迟位置处，通过扫描振镜，让探测光围绕着两束泵浦光聚焦位置附近进行二维扫描，读取不同扫描位置处锁相放大器的读数，获得当前延迟时刻下磁子振荡干涉图样。遍历所有延迟时刻，获得磁子干涉输运动力学图像。随后可以改变两束泵浦光的相对延迟，获得不同泵浦延迟差下的磁子干涉输运动力学成像。

3、泵浦-推进-探测测试。此模式下，探测光路中的扫描振镜不工作。调整光路中的反射镜，让第一泵浦光、第二泵浦光和探测光共聚焦到样品上同一点，设定好第一和第二泵浦光之间的延迟并固定，步进第一泵浦光和探测光的延迟，在每个延迟位置处，锁相放大器都采集一次数据。由于两束泵浦光本质上只存在时间延迟的区别，第二泵浦光等同于传统泵浦-探测技术中的二次激励，因此称为推进光。泵浦-推进-探测模式对一些需要额外自旋极化及激发态载流子效应的特定材料具有有益作用。

本发明通过全光学手段对磁子输运动力学过程进行成像探测，相对于传统电学或光学测量方法，具有超高时间分辨、高空间分辨、无需制样、非接触式测量等优势，且能直接反映磁性材料本征的磁子输运性能，区分出不同时间尺度下的线性和非线性磁子输运模式；本发明还引入了第二泵浦光，将第一和第二泵浦光分离聚焦到样品上两个相互靠近的区域，可以产生两个磁子振荡源，利用自旋波的长相干特性，两个磁子模式在空间上相干叠加，通过本发明可以直接对磁子干涉的空间图样进行动力学成像。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高时空分辨的磁光偏振成像测量系统，其特征在于，包括飞秒脉冲激光源、第一分束器、第二分束器、泵浦光路组件、探测光路组件、第三分束器、第一合束器、第二合束器、微区样品成像模块、信号探测模块和计算机；

所述飞秒脉冲激光源用于提供产生泵浦光和探测光的光源；

所述第一分束器用于将飞秒激光源分入泵浦光和探测光两条光路；

所述第二分束器用于将泵浦光分入第一泵浦光和第二泵浦光两条光路；

所述第三分束器用于透射探测光并反射从样品返回的探测光；

所述第一合束器用以第一泵浦光和第二泵浦光的合束；

所述第二合束器用于在探测光波长范围内透射、在泵浦光波长范围内反射以及探测光、第二泵浦光和第一泵浦光的合束；

所述泵浦光路组件设于泵浦光路上，用于输出泵浦光以及调节第一和第二泵浦光之间的脉冲延时；

所述探测光路组件设于探测光路上，用于输出探测光以及调节探测光与两束泵浦光之间的脉冲延时；

所述微区样品成像模块设于第二合束器的合束一端，用于样品成像；

所述信号探测模块设于斩波器一端，用于完成泵浦-探测信号的再生和放大；

所述计算机与飞秒脉冲激光源、泵浦光路组件、探测光路组件、微区样品成像模块、信号探测模块连接，用于光源的输出和参数控制、成像及光路调试、仪器的自动化控制与测试、信号处理功能。

2.根据权利要求1所述的高时空分辨的磁光偏振成像测量系统，其特征在于，所述泵浦光路组件包括依次设置于泵浦光路上的泵浦光参量放大器、第一半波片、偏振器和反射镜，设于反射镜反射光路上的凸透镜对、第一衰减器，设于第一泵浦光路上的泵浦光程调节器，所述第二分束器位于凸透镜对和第一衰减器之间，所述第二衰减器位于第二泵浦光上，所述泵浦光参量放大器用于输出波长、脉宽可调谐的泵浦光，所述第一半波片和偏振器用于组合输出具有高光强和线偏振度的泵浦光，所述反射镜用于调整光路走向，调整第二泵浦光所在光路的多个反射镜可将第二泵浦光聚焦到远离第一泵浦光光斑的另一样品表面位置，所述凸透镜对用于调整激光的发散程度，所述第一衰减器和第二衰减器用于调整泵浦光的光强，所述斩波器用于泵浦光的频率调制，输出频率参考信号以实现同步测量，所述泵浦光程调节器用于调节第一和第二泵浦光之间的脉冲延时。

3.根据权利要求1所述的高时空分辨的磁光偏振成像测量系统，其特征在于，所述探测光路组件包括依次设于探测光路上的探测光参量放大器、啁啾反射镜对、第三衰减器、第二半波片、第二偏振器、探测光程调节器和二维扫描振镜，所述探测光参量放大器用于输出波长、脉宽可调谐的探测光，所述啁啾反射镜对用于补偿系统光路和光参量放大器各元件组成对探测光带来的色散展宽，所述第三衰减器用于调整探测光的光强，所述第二半波片和第二偏振器用于组合输出具有较高光强和线偏振度的探测光，所述探测光程调节器用于调节探测光与两束泵浦光之间的脉冲延时，所述二维扫描振镜通过电学伺服控制在两个方向实现出射角的微小变化对探测光实现二维空间分辨的扫描作用。

4.根据权利要求1所述的高时空分辨的磁光偏振成像测量系统，其特征在于，所述微区样品成像模块包括白光光源、准直透镜、第四分束器、聚焦透镜、相机、可移除合束器、显微物镜、低温磁场模块和待测样品台，所述白光光源用于提供对待测样品表面成像的照明光，所述准直透镜用于准直照明光束，所述第四分束器用于透射照明光束并反射待测样品的反射回光，所述聚焦透镜用于聚焦反射回光于相机像元进行成像，所述相机将样品表面及激光聚焦情况进行成像，所述可移除合束器用于微区样品成像模块对整个光路系统的耦入和耦出，在确认光路后，该微区样品成像模块可耦出光路，所述显微物镜用于样品的显微成像、激光的紧聚焦及待测样品反射光的收集，所述低温磁场模块用以提供维持材料磁性及电磁铁工作所需的极低温环境，所述待测样品台用于通过压电控制实现三维移动。

5.根据权利要求1所述的高时空分辨的磁光偏振成像测量系统，其特征在于，所述信号探测模块包括依次设置的第三半波片、偏振分束器、平衡探测器和锁相放大器，所述第三半波片用于为旋转偏振角度以归零初始化时的平衡探测器，探测光在样品处的反射回光经分束器反射后先通过第三半波片，经偏振分束器分离成互为正交偏振的两束线偏振光并引导进入平衡探测器，平衡探测器根据两束光的光强差得到电压值，并通过锁相放大器配合斩波器的同步功能完成泵浦-探测信号的再生和放大。

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