CN116165141A - 一种纳秒瞬态吸收光谱测试系统及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光谱测试技术领域，提供一种纳秒瞬态吸收光谱测试系统及其测试方法，所述测试系统包括：激发光光源模块、电致激发模块、探测光光源模块、光路模块和系统控制模块；所述激发光光源模块包括激发光源和光参量放大器；所述激发光源发射激发光，并通过光参量放大器发射到光路模块；所述电致激发模块包括函数信号发生器；所述探测光光源模块包括白光激光器；所述白光激光器发出白光；所述光路模块包括：第一光路、滤光片、分束镜、第二光路、第三光路、第四光路和样品位移台；所述系统控制模块包括工控机、时序卡、延迟计算器、探测光谱仪、探测光检测器、参比单色仪和参比检测器。本发明能够基于泵浦探测方法实现纳秒瞬态吸收光谱测试。
Description
技术领域
本发明涉及光谱测试技术领域，尤其涉及一种纳秒瞬态吸收光谱测试系统及其测试方法。
背景技术
瞬态吸收光谱技术是发现和探索材料光致现象及其时间演化过程和机理的重要科研手段之一。随着我国的基础科研的高速发展，此项技术更多的运用在太阳能电池材料、半导体材料、光催化材料等相关研究中。
按照仪器探测的时间范围和时间精度细分可分为：超快瞬态吸收光谱(时间检测范围：飞秒—几纳秒，时间精度：飞秒)和纳秒瞬态吸收光谱(时间检测范围：纳秒—秒，时间精度：十几纳秒)，纳秒瞬态吸收光谱常见的仪器使闪光光解光谱系统，它使用较高的泵浦能量和探测功率，测试过程中存在以下几个缺点：
(1)容易受到散射荧光和磷光的干扰；
(2)大功率的探测光会改变动力学行为，使寿命值产生正偏差，同时大功率的探测光很容易使样品“彻底烧掉”；
(3)数据的信噪比略差；
(4)泵浦能量单一，只能光致激发样品。
发明内容
本发明主要解决现有技术纳秒瞬态吸收光谱检测的大功率探测光会改变动力学行为、使寿命值产生正偏差、同时大功率的探测光很容易使样品“彻底烧掉”、数据的信噪比略差和泵浦能量单一等技术问题，提出一种纳秒瞬态吸收光谱测试系统及其测试方法，以实现纳秒分辨率的瞬态吸收测量系统，提高检测时间精度和信噪比，提高对材料进行瞬态吸收数据测量的精确性和可靠性。
本发明提供了一种纳秒瞬态吸收光谱测试系统，包括：激发光光源模块、电致激发模块、探测光光源模块、光路模块和系统控制模块；
所述激发光光源模块，包括：激发光源和光参量放大器；所述激发光源发射激发光，并通过光参量放大器发射到光路模块；
所述电致激发模块，包括：函数信号发生器；所述函数信号发生器具有双通道，所述函数信号发生器第一通道的电脉冲信号施加在样品的正负级上，进行泵浦电致激发；所述函数信号发生器第二通道的电脉冲信号输出给时序卡；
所述探测光光源模块，包括：白光激光器；所述白光激光器发出白光；
所述光路模块，包括：第一光路、滤光片、分束镜、第二光路、第三光路、第四光路和样品位移台；
所述第一光路将激发光打在样品上；其中，样品放置在样品位移台上；
所述滤光片对白光进行滤光，所述分束镜滤光后白光进行分束；分束后，20％的白光反射作为参比光通过第二光路进入系统控制模块；另外80％的白光作为探测光通过第三光路聚焦打在样品后，经过第四光路变成平行光并进入系统控制模块；
所述系统控制模块，包括：工控机、时序卡、延迟计算器、探测光谱仪、探测光检测器、参比单色仪和参比检测器；
所述探测光谱仪与探测光检测器信号连接，所述参比单色仪与参比检测器信号连接；所述时序卡、延迟计算器、探测光检测器、参比检测器和白光激光器分别与工控机信号连接；
所述参比光进入到参比单色仪中，并打入到参比检测器；所述探测光进入到探测光谱仪中，并打入探测光检测器。
优选的，所述时序卡分别与探测光检测器、参比检测器、激发光源、函数信号发生器、白光激光器、延迟计算器信号连接。
优选的，所述激发光源采用飞秒激光器或半导体激光器；
所述飞秒激光器或半导体激光器的重频为1KHz，波长范围为200nm—2000nm。
优选的，所述白光激光器的重频为2Khz，脉宽小于1ns，光谱范围为350nm—2000nm。
优选的，所述第一光路包括：依次设置的第一反射镜、第一小孔、第一衰减片、第一平凸透镜和第二反射镜。
优选的，所述第二光路包括：依次设置的第三反射镜、第二衰减片、第二平凸透镜和第一光纤接收器。
优选的，所述第三光路包括：依次设置的第四反射镜、第二小孔、第三衰减片和抛面镜。
优选的，所述第四光路包括：依次设置的第三平凸透镜、可拆卸反射镜、第三小孔、第四平凸透镜、第二光纤接收器；
所述第四光路还包括：依次设置的第五反射镜、第五平凸透镜和第六反射镜；
所述第六反射镜的出射方向与可拆卸反射镜对应。
对应的，本发明还提供一种根据本发明任意实施例提供的纳秒瞬态吸收光谱测试系统的测试方法，包括以下过程：
步骤1，所述激发光源1或函数信号发生器输出的1Khz时钟信号输入给时序卡，所述时序卡根据时钟信号生成第一参比信号和第二参比信号，再根据第一参比信号生成D触发信号和P触发信号，根据第二参比信号生成探测器触发信号；
步骤2，时序卡将D触发信号和P触发信号输入给白光激光器；将探测器触发信号同时输出给探测光检测器和参比检测器；
步骤3，按照时序卡的时序控制，进行系统测试：所述激发光源发射激发光，并通过光参量放大器发射到光路模块，并通过第一光路将激发光打在样品上，进行泵浦光致激发；或所述函数信号发生器第一通道的电脉冲信号施加在样品的正负级上，进行泵浦电致激发；
所述滤光片对白光进行滤光，所述分束镜滤光后白光进行分束；分束后，20％的白光光反射作为参比光通过第二光路进入系统控制模块；另外80％的白光作为探测光通过第三光路聚焦打在样品后，经过第四光路变成平行光并进入系统控制模块；所述参比光进入到参比单色仪中，并打入到参比检测器；所述探测光进入到探测光谱仪中，并打入探测光检测器；
步骤4，根据探测光检测器和参比检测器得到的数据，根据以下公式计算TA信号值：
式中，TA(ΔT/T)表示瞬态吸收透射值，I1-pump表示激发状态下探测检测器测量值，IRef1-pump表示参比检测器激发状态下测量值，I1-unpump表示未激发状态下探测检测器测量值，IRef1-unpump表示未激发状态下参比检测器测量值；
步骤5，计算出每个TA信号值对应的时间延迟T值，得到纳秒瞬态吸收光谱测试结果。
优选的，所述第一参比信号重复频率为1Khz，并具有延迟时间T1，延迟时间T1可调，延迟时间T1的调节范围为0—500us；
所述D触发信号重复频率为2Khz，延迟时间为0us，高电平占空比为50％；
所述P触发信号重复频率为2Khz，延迟时间为T3，高电平占空比可调；
所述第二参比信号重复频率为2Khz，延迟时间为T2；
所述探测器触发信号重复频率为2Khz，延迟时间为0us。
本发明提供的一种纳秒瞬态吸收光谱测试系统及其测试方法，通过用飞秒光源作为激发光，纳秒白光激光器光源作为探测光，时序卡控制相应部件同步工作以及高速检测器探测光强数据，实现纳秒分辨率的瞬态吸收测量系统，提高检测时间精度和信噪比，从而提高对材料进行瞬态吸收数据测量的精确性和可靠性。设置电致激发模块，能够实现泵浦光致激发和泵浦电致激发两种测试，适用场景更广泛。
附图说明
图1是本发明提供的纳秒瞬态吸收光谱测试系统的布置示意图。
图2是本发明提供的时序卡的连接示意图；
图3是本发明提供的时序卡的时序控制示意图；
图4是本发明的白光脉冲与激发光脉冲的关系示意图；
图5是本发明探测光检测器和参比检测器的数据采集状态示意图；
图6是本发明时序卡延迟抖动示意图；
图7是探测白光脉冲与激发光脉冲的实际时间延迟数据示意图；
图8是本发明扫描Step和数据分配Step关系示意图；
图9是本发明瞬态吸收3D数据示意图；
图10是本发明瞬态吸收光谱数据示意图；
图11是本发明瞬态吸收动力学数据示意图。
附图标记：1、激发光源；2、光参量放大器；3、第一反射镜；4、第一小孔；5、第一衰减片；6、第一平凸透镜；7、第二反射镜；8、白光激光器；9、滤光片；10、分束镜；11、第三反射镜；12、第二衰减片；13、第二平凸透镜；14、第一光纤接收器；15、参比单色仪；16、参比检测器；17、第四反射镜；18、第二小孔；19、第三衰减片；20、抛面镜；21、样品位移台；22、第三平凸透镜；23、可拆卸反射镜；24、第三小孔；25、第四平凸透镜；26、第二光纤接收器；27、探测光谱仪；28、第五反射镜；29、探测光检测器；30、延迟计算器；31、时序卡；32、工控机；33、函数信号发生器；34、第五平凸透镜；35、第六反射镜。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
如图1所示，本发明实施例提供的纳秒瞬态吸收光谱测试系统，包括：激发光光源模块Ⅰ、电致激发模块II、探测光光源模块Ⅲ、光路模块Ⅳ和系统控制模块Ⅴ。
所述激发光光源模块Ⅰ，包括：激发光源1和光参量放大器2；所述激发光源1发射激发光，并通过光参量放大器2发射到光路模块Ⅳ；所述激发光源1采用飞秒激光器或半导体激光器，发射的脉冲激光作为系统泵浦激发光；所述飞秒激光器或半导体激光器的重频为1KHz，波长范围为200nm—2000nm。
所述电致激发模块II，包括：函数信号发生器33；所述函数信号发生器33具有双通道，双通道同步输出1KHz的脉冲信号；所述函数信号发生器33第一通道的电脉冲信号施加在样品的正负级上，进行泵浦电致激发；所述函数信号发生器33第二通道的电脉冲信号输出给时序卡31，便于使时序卡31进行系统时序控制，以使探测光光源模块Ⅲ同步输出探测光。
所述激发光光源模块Ⅰ实现光致激发模式，所述电致激发模块II实现电致激发模式。
所述探测光光源模块Ⅲ，包括：白光激光器8；所述白光激光器8发出白光；白光激光器8作为探测光光源，所述白光激光器8的重频为2Khz，脉宽小于1ns，实现系统1ns的时间分辨率，光谱范围为350nm—2000nm。
所述光路模块Ⅳ，包括：第一光路、滤光片9、分束镜10、第二光路、第三光路、第四光路和样品位移台21。
所述第一光路将激发光打在样品上；其中，样品放置在样品位移台21上；所述滤光片9对白光激光器8发出的白光进行滤光，消除白光中较强1064nm光，所述分束镜10滤光后白光进行分束；分束后，20％的白光反射作为参比光通过第二光路进入系统控制模块Ⅴ；另外80％的白光作为探测光通过第三光路聚焦打在样品后，经过第四光路变成平行光并进入系统控制模块Ⅴ；
所述第一光路包括：依次设置的第一反射镜3、第一小孔4、第一衰减片5、第一平凸透镜6和第二反射镜7。激发光源1发出激发光，经过第一反射镜3、第一小孔4、第一衰减片5、第一平凸透镜6和第二反射镜7最后打到样品上，并与白光重合，其中样品位移台21可以按照设定轨迹进行扫描运动，防止探测光或激发光长时间打在样品的一个位置上，导致样品打坏。
所述第二光路包括：依次设置的第三反射镜11、第二衰减片12、第二平凸透镜13和第一光纤接收器14。20％的白光光反射作为系统的参比光，经过第三反射镜11、第二衰减片12、第二平凸透镜13和第一光纤接收器14，进入到参比单色仪15中打入到参比检测器16上。
所述第三光路包括：依次设置的第四反射镜17、第二小孔18、第三衰减片19和抛面镜20。另外80％的白光透射经过第四反射镜17、第二小孔18、第三衰减片19和抛面镜20聚焦打在样品上。
所述第四光路包括：依次设置的第三平凸透镜22、可拆卸反射镜23、第三小孔24、第四平凸透镜25、第二光纤接收器26。所述第四光路还包括：依次设置的第五反射镜28、第五平凸透镜34和第六反射镜35；所述第六反射镜35的出射方向与可拆卸反射镜23对应。探测光经过样品后经过第三平凸透镜22，发散白光变成平行光，通过第三小孔24聚焦打入第二光纤接收器26中，进入到探测光谱仪27分光打入探测光检测器29中，该路径是透射模式，需要拆掉可拆卸反射镜23。本发明还可以实现反射模式，需要安装上可拆卸反射镜23，探测光经过样品后依次经过第五反射镜28、、第五平凸透镜34、第六反射镜35、可拆卸反射镜23，再通过第三小孔24聚焦打入第二光纤接收器26中。
所述系统控制模块Ⅴ，包括：工控机32、时序卡31、延迟计算器30、探测光谱仪27、探测光检测器29、参比单色仪15和参比检测器16。所述探测光谱仪27与探测光检测器29信号连接，所述参比单色仪15与参比检测器16信号连接；所述时序卡31、延迟计算器30、探测光检测器29、参比检测器16和白光激光器8分别与工控机32信号连接；所述时序卡31分别与探测光检测器29、参比检测器16、激发光源1、函数信号发生器33、白光激光器8、延迟计算器30信号连接。
所述参比光进入到参比单色仪15中，并打入到参比检测器16；所述探测光进入到探测光谱仪27中，并打入探测光检测器29。
工控机32实现对时序卡31和其它相关硬件的控制，其硬件接线方法如图2所示。时序卡31的PFI32端子分别与探测光检测器29的Trigger In端子、参比检测器16的TriggerIn端子、延迟计算器30的InputA端子连接。时序卡31的PFI35端子分别与激发光源1的Trigger Out端子、函数信号发生器33的Trigger Out端子连接。时序卡31的PFI37端子分别与白光激光器8的DFB端子连接。时序卡31的PFI38端子分别与白光激光器8的PUMP端子连接。时序卡31的PFI39端子分别与延迟计算器30的Arm InputE端子连接。延迟计算器30的InputB端子与白光激光器8的Trigger Out端子连接。
时序卡31能够根据激发光源1或函数信号发生器33输出的时钟信号，生成同步的触发信号，控制白光激光器8同步输出脉冲，控制探测光检测器29和参比检测器16、参比检测器16和延迟计算器30同步进行数据采集，其时序控制图如图3所示。
本发明纳秒瞬态吸收光谱测试系统的测试检测方法，包括以下过程：
步骤1，所述激发光源1或函数信号发生器33输出的1Khz时钟信号输入给时序卡31，所述时序卡31根据时钟信号生成第一参比信号(REF1信号)和第二参比信号(REF2信号)，再根据第一参比信号(REF1信号)生成D触发信号(DFB信号)和P触发信号(PUMP信号)，根据第二参比信号(REF2信号)生成探测器触发信号(CMOS信号)；
其中，第一参比信号(REF1信号)重复频率为1Khz，并具有延迟时间T1，延迟时间T1可调，延迟时间T1的调节范围为0—500us；
D触发信号(DFB信号)重复频率为2Khz，延迟时间为0us，高电平占空比为50％；
P触发信号(PUMP信号)重复频率为2Khz，延迟时间为T3，高电平占空比可调；
第二参比信号(REF2信号)重复频率为2Khz，延迟时间为T2；
探测器触发信号(CMOS信号)重复频率为2Khz，延迟时间为0us。
步骤2，时序卡31将D触发信号(DFB信号)和P触发信号(PUMP信号)输入给白光激光器8；将探测器触发信号(CMOS信号)同时输出给探测光检测器29和参比检测器16；
具体的，DFB信号和PUMP信号分别输入给白光激光器8的DFB接口和PUMP接口，使白光激光器8出光，并且实现白光脉冲与激发光脉冲(或电致激发脉冲信号)的关系如图4，实现泵浦探测关系，并且激发光和白光的时间延迟T1’随着REF1信号的延迟时间T1的调节实现-10ns—450us的连续可调。
CMOS信号同时输出给探测光检测器29和参比检测器16，实现探测光检测器29和参比检测器16同步探测光和白光脉冲采集，探测光检测器29白光时间设置460us，曝光时间大于白光延迟范围，保证系统的检测窗口为450us。
REF2信号作为探测光检测器29和参比检测器16的帧Start信号，CMOS信号作为探测光检测器29和参比检测器16的采集信号，实现数据采集始终以PUMP状态开始，如图5所示。
步骤3，按照时序卡31的时序控制，进行系统测试：所述激发光源1发射激发光，并通过光参量放大器2发射到光路模块Ⅳ，并通过第一光路将激发光打在样品上，进行泵浦光致激发；或所述函数信号发生器33第一通道的电脉冲信号施加在样品的正负级上，进行泵浦电致激发；
所述滤光片9对白光进行滤光，所述分束镜10滤光后白光进行分束；分束后，20％的白光光反射作为参比光通过第二光路进入系统控制模块Ⅴ；另外80％的白光作为探测光通过第三光路聚焦打在样品后，经过第四光路变成平行光并进入系统控制模块Ⅴ；所述参比光进入到参比单色仪15中，并打入到参比检测器16；所述探测光进入到探测光谱仪27中，并打入探测光检测器29；
步骤4，根据探测光检测器29和参比检测器16得到的数据，根据以下公式计算TA信号值：
式中，TA(ΔT/T)表示瞬态吸收透射值，I1-pump表示激发状态下探测检测器测量值，IRef1-pump表示参比检测器激发状态下测量值，I1-unpump表示未激发状态下探测检测器测量值，IRef1-unpump表示未激发状态下参比检测器测量值；
得到的TA信号值，能够有效的消除白光激光器白光抖动，提高白光信噪比。
步骤5，计算出每个TA信号值对应的时间延迟T值，得到纳秒瞬态吸收光谱测试结果。
系统的时间分辨率实际上就是激发光与探测光之间的时间延时精度，早期系统更多的依赖时序卡31的精度，本发明时序卡可采用NI PCIE-6612，内部时钟100MHz，其计数器输出的时间分辨率为10ns。也就是根据一个输入信号，生成的输出信号，在时间上会有10ns的抖动，如图6所示。为了提高系统的时间分辨率，系统配置延迟计算器30，延迟计算器30可以采用CNT91。
系统控制探测光检测器29和参比检测器16采集的同时，时序卡31根据REF2信号，延迟0us时间生成一个电脉冲信号，信号接入延迟计算器30的InputE接口，同时把激发光源1和函数信号发生器33的Trigger Out信号接入到延迟计算器30的CHA接口，白光激光器8的Trigger Out信号接入到延迟计算器30的CHB接口，延迟计数器30接收到InputE信号后，与探测光检测器29和参比检测器16同步采集计算每次检测器采集的pump数据的探测白光脉冲(CHB信号)与激发光脉冲(CHA信号)的实际的时间延迟数据T，数据如图7所示。
这样计算出得每个TA值都对应了一个时间延迟T值，记为TA(Tn)。如图8所示，系统根据<扫描STEP>做成<数据STEP>；
其中，Tn’<T1，T2…Tn<Tn+1)。
如图9、10、11所示，是本系统实测数据，其中能够看出实测数据有着较高的信噪比(小于0.1mOD)和较高的时间分辨率(小于1ns)。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种纳秒瞬态吸收光谱测试系统，其特征在于，包括：激发光光源模块(Ⅰ)、电致激发模块(Ⅱ)、探测光光源模块(Ⅲ)、光路模块(Ⅳ)和系统控制模块(Ⅴ)；
所述激发光光源模块(Ⅰ)，包括：激发光源(1)和光参量放大器(2)；所述激发光源(1)发射激发光，并通过光参量放大器(2)发射到光路模块(Ⅳ)；
所述电致激发模块(Ⅱ)，包括：函数信号发生器(33)；所述函数信号发生器(33)具有双通道，所述函数信号发生器(33)第一通道的电脉冲信号施加在样品的正负级上，进行泵浦电致激发；所述函数信号发生器(33)第二通道的电脉冲信号输出给时序卡(31)；
所述探测光光源模块(Ⅲ)，包括：白光激光器(8)；所述白光激光器(8)发出白光；
所述光路模块(Ⅳ)，包括：第一光路、滤光片(9)、分束镜(10)、第二光路、第三光路、第四光路和样品位移台(21)；
所述第一光路将激发光打在样品上；其中，样品放置在样品位移台(21)上；
所述滤光片(9)对白光进行滤光，所述分束镜(10)滤光后白光进行分束；分束后，20％的白光反射作为参比光通过第二光路进入系统控制模块(Ⅴ)；另外80％的白光作为探测光通过第三光路聚焦打在样品后，经过第四光路变成平行光并进入系统控制模块(Ⅴ)；
所述系统控制模块(Ⅴ)，包括：工控机(32)、时序卡(31)、延迟计算器(30)、探测光谱仪(27)、探测光检测器(29)、参比单色仪(15)和参比检测器(16)；
所述探测光谱仪(27)与探测光检测器(29)信号连接，所述参比单色仪(15)与参比检测器(16)信号连接；所述时序卡(31)、延迟计算器(30)、探测光检测器(29)、参比检测器(16)和白光激光器(8)分别与工控机(32)信号连接；
所述参比光进入到参比单色仪(15)中，并打入到参比检测器(16)；所述探测光进入到探测光谱仪(27)中，并打入探测光检测器(29)。
2.根据权利要求1所述的纳秒瞬态吸收光谱测试系统，其特征在于，所述时序卡(31)分别与探测光检测器(29)、参比检测器(16)、激发光源(1)、函数信号发生器(33)、白光激光器(8)、延迟计算器(30)信号连接。
3.根据权利要求1所述的纳秒瞬态吸收光谱测试系统，其特征在于，所述激发光源(1)采用飞秒激光器或半导体激光器；
所述飞秒激光器或半导体激光器的重频为1KHz，波长范围为200nm—2000nm。
4.根据权利要求1所述的纳秒瞬态吸收光谱测试系统，其特征在于，所述白光激光器(8)的重频为2Khz，脉宽小于1ns，光谱范围为350nm—2000nm。
5.根据权利要求1所述的纳秒瞬态吸收光谱测试系统，其特征在于，所述第一光路包括：依次设置的第一反射镜(3)、第一小孔(4)、第一衰减片(5)、第一平凸透镜(6)和第二反射镜(7)。
6.根据权利要求1所述的纳秒瞬态吸收光谱测试系统，其特征在于，所述第二光路包括：依次设置的第三反射镜(11)、第二衰减片(12)、第二平凸透镜(13)和第一光纤接收器(14)。
7.根据权利要求1所述的纳秒瞬态吸收光谱测试系统，其特征在于，所述第三光路包括：依次设置的第四反射镜(17)、第二小孔(18)、第三衰减片(19)和抛面镜(20)。
8.根据权利要求1所述的纳秒瞬态吸收光谱测试系统，其特征在于，所述第四光路包括：依次设置的第三平凸透镜(22)、可拆卸反射镜(23)、第三小孔(24)、第四平凸透镜(25)、第二光纤接收器(26)；
所述第四光路还包括：依次设置的第五反射镜(28)、第五平凸透镜(34)和第六反射镜(35)；
所述第六反射镜(35)的出射方向与可拆卸反射镜(23)对应。
9.根据权利要求1至8任一项所述纳秒瞬态吸收光谱测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下过程：
步骤1，所述激发光源1或函数信号发生器(33)输出的1Khz时钟信号输入给时序卡(31)，所述时序卡(31)根据时钟信号生成第一参比信号和第二参比信号，再根据第一参比信号生成D触发信号和P触发信号，根据第二参比信号生成探测器触发信号；
步骤2，时序卡(31)将D触发信号和P触发信号输入给白光激光器(8)；将探测器触发信号同时输出给探测光检测器(29)和参比检测器(16)；
步骤3，按照时序卡(31)的时序控制，进行系统测试：所述激发光源(1)发射激发光，并通过光参量放大器(2)发射到光路模块(Ⅳ)，并通过第一光路将激发光打在样品上，进行泵浦光致激发；或所述函数信号发生器(33)第一通道的电脉冲信号施加在样品的正负级上，进行泵浦电致激发；
所述滤光片(9)对白光进行滤光，所述分束镜(10)滤光后白光进行分束；分束后，20％的白光光反射作为参比光通过第二光路进入系统控制模块(Ⅴ)；另外80％的白光作为探测光通过第三光路聚焦打在样品后，经过第四光路变成平行光并进入系统控制模块(Ⅴ)；所述参比光进入到参比单色仪(15)中，并打入到参比检测器(16)；所述探测光进入到探测光谱仪(27)中，并打入探测光检测器(29)；
步骤4，根据探测光检测器(29)和参比检测器(16)得到的数据，根据以下公式计算TA信号值：
式中，TA(ΔT/T)表示瞬态吸收透射值，I1-pump表示激发状态下探测检测器测量值，IRef1-pump表示参比检测器激发状态下测量值，I1-unpump表示未激发状态下探测检测器测量值，IRef1-unpump表示未激发状态下参比检测器测量值；
步骤5，计算出每个TA信号值对应的时间延迟T值，得到纳秒瞬态吸收光谱测试结果。
10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，所述第一参比信号重复频率为1Khz，并具有延迟时间T1，延迟时间T1可调，延迟时间T1的调节范围为0—500us；
所述D触发信号重复频率为2Khz，延迟时间为0us，高电平占空比为50％；
所述P触发信号重复频率为2Khz，延迟时间为T3，高电平占空比可调；
所述第二参比信号重复频率为2Khz，延迟时间为T2；
所述探测器触发信号重复频率为2Khz，延迟时间为0us。
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|---|---|---|---|---|
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| CN117388664A (zh) * | 2023-12-11 | 2024-01-12 | 大连创锐光谱科技有限公司 | 一种半导体晶圆少子寿命成像系统与方法 |
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