TWI738448B - 含有固態薄片組的雷射光源裝置及量測系統 - Google Patents

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Abstract

一種雷射光源裝置，用以提供光束路徑以產生第一雷射光束及第二雷射光束，雷射光源裝置於光束路徑上包含雷射產生器、至少一展頻單元及脈衝分光器。雷射產生器用以產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束。展頻單元配置於雷射產生器的後級，展頻單元包含固態薄片組，固態薄片組包含複數固態薄片，固態薄片沿光束路徑依序配置。脈衝分光器配置於雷射產生器的後級，脈衝分光器用以將原始雷射光束分成第一雷射光束及第二雷射光束。藉此，第一雷射光束及第二雷射光束具有短脈衝、高重複率、高亮度及超連續頻譜的特性。

Description

含有固態薄片組的雷射光源裝置及量測系統
本發明是有關於一種雷射光源裝置及量測系統，且特別是有關於含有固態薄片組的雷射光源裝置及量測系統。
超快光譜學(Ultrafast Spectroscopy)為新穎材料量測和基礎科學分析的重要工具，在光譜學的現有技術中，需依據幫浦(Pump)光束(即激發光束)及探測(Probe)光束分別所需的特性，使用二組不同的光學設備或元件以分別建立幫浦光束及探測光束的光束路徑。舉例而言，幫浦光束大多使用波長轉換裝置，例如二倍頻、三倍頻、光參數放大器(Optical Parametric Amplifier，簡稱OPA)、光參數振盪器等，而探測光束則是利用聚焦至塊材晶體產生超連續頻譜。
然而，現有技術中應用上述科技的雷射光源裝置仍有其他尚須改善的問題。舉例而言，較快速的增益介質(Gain Medium)的吸收波段無法使用二極體雷射直接幫浦發光，目前仍然仰賴固態雷射加上二倍頻模組的技術幫浦，代價是出光平均功率受限於十瓦左右、脈衝重複率約在數千赫茲(kHz)，致使訊雜比因光通量不足而下降，量測時間因重複率低落而拉長，不利大多數應用進行。再者，超快光譜學幫浦光束需要提供可調變中心波長範圍的短脈衝，目前最為廣泛使用的波長轉換裝置為光參數放大器，但可支援的波長一般約僅數十奈米(nm)，且在切換所需波長時還需要精準地調整晶體角度來滿足相位匹配條件，導致系統對於光路和波束指向性十分敏感，需要專家長期頻繁維護，且不利使用者迅速切換波長，亦不利跨領域應用。另一方面，將超短脈衝聚焦至塊材晶體雖然能藉由高強度非線性效應產生超連續頻譜作為超快光譜學的探測光束，但由於空間克爾效應導致光束有自聚焦特性，而使得光的功率密度會隨著傳遞距離增加而升高，終至毀損塊材晶體，故其輸入之脈衝能量上限受制於塊材晶體的損壞閥值，進而限制可輸出之超連續頻譜脈衝能量和量測訊雜比。
簡而言之，由於超快光譜信號微弱，必須經過多次脈衝量測之後才能提升訊雜比，而量測次數基本上正比於雷射重複率，因而往往造成量測時間過長的問題。再者，雷射系統的穩定度亦與時間成反比，例如量測時間越長雜訊越高，因此除了過長的量測時間，也產生更嚴重的雜訊問題。
根據上述，當今超快光譜學的市場上亟需開發一種具有窄脈衝及高頻寬特性，並同時能夠有效改善低重複率及光源亮度問題，且能降低其光束路徑的配置複雜度的雷射光源裝置及量測系統。
本發明提供一種雷射光源裝置及量測系統，透過其雷射產生器、固態薄片組及脈衝分光器的配置，從而由雷射光源裝置出射的第一雷射光束及第二雷射光束具有短脈衝、高重複率、高亮度及超連續頻譜的特性，有助於進一步廣泛地應用在不同領域。
依據本發明一實施方式提供一種雷射光源裝置，用以提供光束路徑以產生第一雷射光束及第二雷射光束，雷射光源裝置於光束路徑上包含雷射產生器、至少一展頻單元及脈衝分光器。雷射產生器用以產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束。展頻單元配置於雷射產生器的後級，展頻單元包含固態薄片組，固態薄片組包含複數固態薄片，固態薄片沿光束路徑依序配置。脈衝分光器配置於雷射產生器的後級，脈衝分光器用以將原始雷射光束分成第一雷射光束及第二雷射光束。藉此，由雷射光源裝置出射的第一雷射光束及第二雷射光束具有短脈衝、高重複率、高亮度及超連續頻譜的特性，有助於進一步廣泛地應用在不同領域。
根據前述實施方式的雷射光源裝置，其中展頻單元沿光束路徑可依序包含固態薄片組及色散補償器。
根據前述實施方式的雷射光源裝置，其中色散補償器可為啁啾鏡。
根據前述實施方式的雷射光源裝置，其中雷射光源裝置於光束路徑上可更包含波長轉換器，其配置於雷射產生器的後級。
根據前述實施方式的雷射光源裝置，其中脈衝分光器可為面反射器、干涉儀或分束器，波長轉換器可為二次諧頻產生器。
根據前述實施方式的雷射光源裝置，其中所述至少一展頻單元的數量可為至少二，所述至少二展頻單元沿光束路徑依序配置。
根據前述實施方式的雷射光源裝置，其中脈衝分光器可配置於展頻單元及波長轉換器的後級。
根據前述實施方式的雷射光源裝置，其中展頻單元、脈衝分光器及波長轉換器可依序配置於雷射產生器的後級，波長轉換器用以轉換第一雷射光束的頻譜及第二雷射光束的頻譜中至少一者。
根據前述實施方式的雷射光源裝置，其中雷射光源裝置可用以供第一雷射光束的終端的脈衝持續時間及第二雷射光束的終端的脈衝持續時間皆小於300 fs。
藉由前述實施方式的雷射光源裝置，有助於降低雷射光源裝置中光束路徑的配置複雜度。
依據本發明另一實施方式提供一種量測系統，用以提供光束路徑以產生第一雷射光束及第二雷射光束，第一雷射光束及第二雷射光束中至少一者用以入射待測物，量測系統於光束路徑上包含雷射產生器、至少一展頻單元、脈衝分光器及待測物位置。雷射產生器用以產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束。展頻單元配置於雷射產生器的後級，展頻單元包含固態薄片組，固態薄片組包含複數固態薄片，固態薄片沿光束路徑依序配置。脈衝分光器配置於雷射產生器的後級，脈衝分光器用以將原始雷射光束分成第一雷射光束及第二雷射光束。待測物位置配置於展頻單元及脈衝分光器的後級，待測物位置供待測物設置。藉此，量測系統提供的高重複率特性可有效縮短量測時間。
根據前述實施方式的量測系統，其中展頻單元沿光束路徑可依序包含固態薄片組及色散補償器。
根據前述實施方式的量測系統，其中所述至少一展頻單元的數量可為至少二，所述至少二展頻單元沿光束路徑依序配置。量測系統於光束路徑上可更包含波長轉換器，其配置於雷射產生器的後級。
根據前述實施方式的量測系統，其中脈衝分光器可配置於展頻單元及波長轉換器的後級。
根據前述實施方式的量測系統，其中展頻單元、脈衝分光器及波長轉換器可依序配置於雷射產生器的後級，波長轉換器用以轉換第一雷射光束的頻譜及第二雷射光束的頻譜中至少一者。
根據前述實施方式的量測系統，其中量測系統可用以供第一雷射光束及第二雷射光束中所述至少一者入射待測物時的脈衝持續時間小於300 fs。
根據前述實施方式的量測系統，其中第一雷射光束可用以入射並將待測物激發至激發態。
根據前述實施方式的量測系統，其中量測系統於光束路徑上可更包含光譜儀，其配置於待測物位置的後級。
根據前述實施方式的量測系統，其中第二雷射光束可用以入射並通過待測物，第二雷射光束入射待測物的時間相對於第一雷射光束入射待測物的時間的延遲時間大於-100 ps且小於10 ms。
根據前述實施方式的量測系統，其中第一雷射光束用以使待測物發出螢光光束，量測系統於光束路徑上更包含上轉換晶體，其配置於待測物位置的後級，螢光光束及第二雷射光束用以入射上轉換晶體，且螢光光束的一部分於通過上轉換晶體後轉換為上轉換螢光信號。
根據前述實施方式的量測系統，其中量測系統可為待測物的材料量測系統或光致發光量測系統。
藉由前述實施方式的量測系統，有助量測系統應用於光譜量測。
以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。
第1A圖繪示本發明第一實施例的雷射光源裝置100的方塊圖，亦為雷射光源裝置100產生第一雷射光束11及第二雷射光束12的示意圖。由第1A圖可知，雷射光源裝置100用以提供光束路徑(圖未標號)以產生第一雷射光束11及第二雷射光束12，雷射光源裝置100於光束路徑上包含雷射產生器130、展頻單元140及脈衝分光器(Pulse Splitter)180。
雷射產生器130用以產生脈衝持續時間(Pulse Duration)小於1 ps(picosecond，皮秒)的原始雷射光束10。展頻單元140配置於雷射產生器130的後級，展頻單元140包含固態薄片組(Multiple Plate Continuum，簡稱MPC，即多重固態薄片)150，固態薄片組150包含複數固態薄片155並用以擴展頻譜，固態薄片155以普魯斯特角沿光束路徑(即沿光束傳播方向)依序配置(即串聯配置)，亦可參見第6B圖所示。脈衝分光器180配置於雷射產生器130的後級，脈衝分光器180用以將原始雷射光束10分成第一雷射光束11及第二雷射光束12。藉此，選用適當的雷射產生器130可產生小於1 ps高重複率的原始雷射光束10，透過固態薄片組150的固態展頻機制可產生超連續頻譜，從而由雷射光源裝置100出射的第一雷射光束11及第二雷射光束12具有短脈衝、高重複率、高亮度及超連續頻譜的特性，即具有良好光源品質，有助於進一步廣泛地應用在不同領域。再者，雷射光源裝置100避免了使用二組不同的光學設備或元件以分別建立二個雷射光束的配置複雜度，故具有簡單、精巧、經濟的特性。此外，雷射產生器130可用以產生脈衝持續時間小於500 fs(femtosecond，飛秒)的原始雷射光束10。依據本發明的其他雷射光源裝置中(圖未繪示)，雷射光源裝置可用以提供光束路徑以產生至少三道雷射光束(即第一雷射光束、第二雷射光束、第三雷射光束或更多雷射光束)。
第一實施例中，雷射產生器130透過摻鐿(Yb)的增益介質產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束10，並放大其能量密度(Energy Density)或強度(Intensity)，有助第一雷射光束11及第二雷射光束12達到較高的平均功率，故可支援數十千赫茲至百萬赫茲重複率的脈衝鍊，且產生的高光通量能大幅增加訊雜比並縮短量測時間，以創造高平均瓦數、高重複率，且可輕易快速調變工作波長的超快光譜學量測技術平台。此外，依據本發明的雷射光源裝置中雷射產生器亦可透過光纖雷射(Fiber Laser)、鈦藍寶石雷射(Ti:sapphire Laser)、含有鈥(Ho)的增益介質以產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束，且不以此為限。
再者，固態薄片組超連續頻譜產生技術立基於固態展頻機制，為了解決現有技術中使用單一塊材展頻遭遇的自聚焦損壞問題，故將數塊厚度約在十微米(micrometer)至數毫米(mm)的固態薄片(即晶體)設置於脈衝輸入的光路上，固態薄片間隔根據初始條件的不同約為數毫米至數公分(cm)。固態薄片組可以保存塊材晶體展頻機制在低輸入脈衝能量需求和高輸出光束同調性的優勢，同時讓自聚焦現象的焦點落在固態薄片外，待雷射光束在固態薄片外因繞射擴大至不會損毀固態薄片時再打入下一片固態薄片進行串聯展頻，經過數片固態薄片後即可產生達數百奈米的寬頻超連續頻譜。固態薄片組產生的脈衝能量可自數微焦耳(micro-Joule)至數毫焦耳(mJ)，且具有時域可壓縮性，即具有較高的時間解析度。固態薄片組的架構簡便，不須專精的使用者頻繁的維護，可輕易快速切換波段，且對於波束指向性不敏感，因此適於長時間測量。
第1B圖繪示第一實施例的雷射光源裝置100較具體的另一方塊圖，由第1B圖可知，展頻單元140沿光束路徑可依序包含固態薄片組150及色散補償器(Dispersion Compensator)160，固態薄片組150及色散補償器160用於脈衝壓縮(Pulse Compression)，即縮短脈衝持續時間。藉此，有助將通過色散補償器160的第一雷射光束11及第二雷射光束12的脈衝持續時間壓縮至數週期量級，搭配固態薄片組150及色散補償器160可縮短脈衝持續時間以增加時域上解析度，並具有寬脈衝頻寬及有利於產生非線性效應。
雷射光源裝置100於光束路徑上可更包含波長轉換器(Wavelength Converter)170，其配置於雷射產生器130的後級，波長轉換器170用以轉換頻譜。藉此，透過波長轉換器170有助將第一雷射光束11及第二雷射光束12中至少一者的頻譜中的一特定波長轉換為1/2倍頻或差頻(不以此為限)，且仍維持連續頻譜。
脈衝分光器180可為面反射器(Surface Reflector)、干涉儀(Interferometer)或分束器(Beam Splitter)，波長轉換器170可為二次諧頻產生器(Second Harmonic Generator，簡稱SHG)。藉此，可避免相位精準匹配的工程難度，有助於降低雷射光源裝置100中光束路徑的配置複雜度。第一實施例中，脈衝分光器180具體上為面反射器，波長轉換器170具體上為二次諧頻產生器。此外，依據本發明的雷射光源裝置中脈衝分光器亦可為空間光調製器(Spatial Light Modulator，簡稱SLM)或雙折射晶體(Birefringence Crystal)，波長轉換器亦可為光參數放大器、和頻產生器(Sum Frequency Generator，簡稱SFG)、差頻產生器(Difference Frequency Generator，簡稱DFG)或應用拉曼散射(Raman Scattering)的元件。
第1C圖繪示第一實施例的雷射光源裝置100更具體的另一方塊圖，由第1C圖可知，第一實施例的雷射光源裝置100的展頻單元的數量可為至少二，展頻單元具體上為展頻單元140、143，即雷射光源裝置100的展頻單元的數量具體上為二個，且展頻單元140、143沿光束路徑依序配置。藉此，透過多個展頻單元(例如展頻單元140、143)沿光束路徑依序配置，有助逐步達成雷射光束的更小脈衝持續時間及更寬更均勻的頻譜。依據本發明的其他實施例中(圖未繪示)，雷射光源裝置的展頻單元的數量具體上可為一個，或是雷射光源裝置的展頻單元的數量具體上可為至少三個，且所述至少三個展頻單元沿光束路徑依序配置。
第1D圖繪示第一實施例的雷射光源裝置100的頻譜圖，其橫坐標為波長，縱座標為強度。舉例而言，第1D圖中的數據曲線分別表示由雷射產生器130、展頻單元140、143出射的原始雷射光束10於各波長的強度。由第1D圖可知，原始雷射光束10由展頻單元140出射相較於由雷射產生器130出射有明顯較寬的頻譜，且當原始雷射光束10再通過展頻單元143(即第二個展頻單元)後有更寬更均勻的頻譜。
由第1C圖可知，脈衝分光器180可配置於展頻單元140、143及波長轉換器170的後級。藉此，有助於以較低複雜度的光束路徑及其上的設備或元件，使第一雷射光束11及第二雷射光束12具有相近的波段。
第一實施例中，由第1C圖可知，雷射光源裝置100沿光束路徑依序包含雷射產生器130、展頻單元140、143、波長轉換器170及脈衝分光器180。展頻單元140沿光束路徑依序包含固態薄片組150及色散補償器160，展頻單元143沿光束路徑依序包含固態薄片組153及色散補償器163，固態薄片組150、153中各者皆包含複數固態薄片155並用以擴展頻譜，固態薄片組150、153中各者的固態薄片155以普魯斯特角沿光束路徑依序配置。原始雷射光束10於通過脈衝分光器180之後分成第一雷射光束11及第二雷射光束12。再者，應可理解原始雷射光束10、第一雷射光束11及第二雷射光束12中各者通過光束路徑上不同的光學元件後的光學特性(例如脈衝持續時間、頻譜、強度等)可能不同。
色散補償器160、163中各者可為啁啾鏡(Chirped Mirror)。藉此，有助於降低雷射光源裝置100中光束路徑的配置複雜度。第一實施例中，色散補償器160、163中各者具體上為啁啾鏡。此外，依據本發明的雷射光源裝置中色散補償器亦可為稜鏡、光柵(Grating)或可補償相位的色散材料(Dispersion Material)。
雷射光源裝置100可用以供第一雷射光束11的終端的脈衝持續時間及第二雷射光束12的終端的脈衝持續時間皆小於300 fs，或雷射光源裝置100的壓縮係數(Compression Factor)可大於3，其中壓縮係數是雷射產生器130提供的脈衝持續時間與第一雷射光束11及第二雷射光束12的終端的脈衝持續時間的比值。藉此，有助以較低複雜度的雷射光源裝置100提供短脈衝及超連續頻譜的應用。再者，雷射光源裝置100可用以供第一雷射光束11的終端的脈衝持續時間及第二雷射光束12的終端的脈衝持續時間中至少一者小於100 fs，即雷射光源裝置100的壓縮係數大於10。
第2圖繪示本發明第二實施例的雷射光源裝置200的方塊圖，亦為雷射光源裝置200產生第一雷射光束21及第二雷射光束22的示意圖。由第2圖可知，雷射光源裝置200用以提供光束路徑(圖未標號)以產生第一雷射光束21及第二雷射光束22，雷射光源裝置200於光束路徑上包含雷射產生器230、展頻單元240及脈衝分光器280。
雷射產生器230用以產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束20，展頻單元240配置於雷射產生器230的後級。展頻單元240包含固態薄片組250，固態薄片組250包含複數固態薄片並用以擴展頻譜，固態薄片沿光束路徑依序配置。脈衝分光器280配置於雷射產生器230的後級，脈衝分光器280用以將原始雷射光束20分成第一雷射光束21及第二雷射光束22。
第二實施例中，展頻單元240沿光束路徑依序包含固態薄片組250及色散補償器260。雷射光源裝置200於光束路徑上更包含波長轉換器270，其配置於雷射產生器230的後級，波長轉換器270用以轉換頻譜。
具體而言，雷射光源裝置200沿光束路徑依序包含雷射產生器230、脈衝分光器280、展頻單元240及波長轉換器270。原始雷射光束20於通過脈衝分光器280之後分成第一雷射光束21及第二雷射光束22，第一雷射光束21及第二雷射光束22中至少一者再依序通過展頻單元240及波長轉換器270，且展頻單元240沿光束路徑依序包含固態薄片組250及色散補償器260。再者，應可理解雷射光源裝置200的展頻單元240的數量可為至少二，所述至少二展頻單元沿光束路徑依序配置，且原始雷射光束20、第一雷射光束21及第二雷射光束22中各者通過光束路徑上不同的光學元件後的光學特性可能不同。
第二實施例中，雷射產生器230透過摻鐿的增益介質以產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束20，脈衝分光器280為面反射器，色散補償器260為啁啾鏡，波長轉換器270為二次諧頻產生器。
雷射光源裝置200用以供第一雷射光束21的終端的脈衝持續時間及第二雷射光束22的終端的脈衝持續時間中至少一者小於300 fs。
第3圖繪示本發明第三實施例的雷射光源裝置300的方塊圖，亦為雷射光源裝置300產生第一雷射光束31及第二雷射光束32的示意圖。由第3圖可知，雷射光源裝置300用以提供光束路徑(圖未標號)以產生第一雷射光束31及第二雷射光束32，雷射光源裝置300於光束路徑上包含雷射產生器330、展頻單元340及脈衝分光器380。
雷射產生器330用以產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束30，展頻單元340配置於雷射產生器330的後級。展頻單元340包含固態薄片組350，固態薄片組350包含複數固態薄片並用以擴展頻譜，固態薄片沿光束路徑依序配置。脈衝分光器380配置於雷射產生器330的後級，脈衝分光器380用以將原始雷射光束30分成第一雷射光束31及第二雷射光束32。
第三實施例中，展頻單元340沿光束路徑依序包含固態薄片組350及色散補償器360。雷射光源裝置300於光束路徑上更包含波長轉換器370，其配置於雷射產生器330的後級，波長轉換器370用以轉換頻譜。脈衝分光器380配置於展頻單元340及波長轉換器370的後級。
具體而言，雷射光源裝置300沿光束路徑依序包含雷射產生器330、波長轉換器370、展頻單元340及脈衝分光器380。展頻單元340沿光束路徑依序包含固態薄片組350及色散補償器360，原始雷射光束30於通過脈衝分光器380之後分成第一雷射光束31及第二雷射光束32。再者，應可理解雷射光源裝置300的展頻單元340的數量可為至少二，所述至少二展頻單元沿光束路徑依序配置，且原始雷射光束30、第一雷射光束31及第二雷射光束32中各者通過光束路徑上不同的光學元件後的光學特性可能不同。
第三實施例中，雷射產生器330透過摻鐿的增益介質以產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束30，脈衝分光器380為面反射器，色散補償器360為啁啾鏡，波長轉換器370為二次諧頻產生器。
雷射光源裝置300用以供第一雷射光束31的終端的脈衝持續時間及第二雷射光束32的終端的脈衝持續時間中至少一者小於300 fs。
第4圖繪示本發明第四實施例的雷射光源裝置400的方塊圖，亦為雷射光源裝置400產生第一雷射光束41及第二雷射光束42的示意圖。由第4圖可知，雷射光源裝置400用以提供光束路徑(圖未標號)以產生第一雷射光束41及第二雷射光束42，雷射光源裝置400於光束路徑上包含雷射產生器430、展頻單元440及脈衝分光器480。
雷射產生器430用以產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束40，展頻單元440配置於雷射產生器430的後級。展頻單元440包含固態薄片組450，固態薄片組450包含複數固態薄片並用以擴展頻譜，固態薄片以普魯斯特角沿光束路徑依序配置。脈衝分光器480配置於雷射產生器430的後級，脈衝分光器480用以將原始雷射光束40分成第一雷射光束41及第二雷射光束42。
第四實施例中，展頻單元440沿光束路徑依序包含固態薄片組450及色散補償器460。雷射光源裝置400於光束路徑上更包含波長轉換器470，其配置於雷射產生器430的後級，波長轉換器470用以轉換頻譜。
具體而言，雷射光源裝置400沿光束路徑依序包含雷射產生器430、脈衝分光器480、波長轉換器470及展頻單元440。原始雷射光束40於通過脈衝分光器480之後分成第一雷射光束41及第二雷射光束42，第一雷射光束41及第二雷射光束42中至少一者再依序通過波長轉換器470及展頻單元440，且展頻單元440沿光束路徑依序包含固態薄片組450及色散補償器460。再者，應可理解雷射光源裝置400的展頻單元440的數量可為至少二，所述至少二展頻單元沿光束路徑依序配置，且原始雷射光束40、第一雷射光束41及第二雷射光束42中各者通過光束路徑上不同的光學元件後的光學特性可能不同。
第四實施例中，雷射產生器430透過摻鐿的增益介質以產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束40，脈衝分光器480為面反射器，色散補償器460為啁啾鏡，波長轉換器470為二次諧頻產生器。
雷射光源裝置400用以供第一雷射光束41的終端的脈衝持續時間及第二雷射光束42的終端的脈衝持續時間中至少一者小於300 fs。
第5圖繪示本發明第五實施例的雷射光源裝置500的方塊圖，亦為雷射光源裝置500產生第一雷射光束51及第二雷射光束52的示意圖。由第5圖可知，雷射光源裝置500用以提供光束路徑(圖未標號)以產生第一雷射光束51及第二雷射光束52，雷射光源裝置500於光束路徑上包含雷射產生器530、展頻單元540、543及脈衝分光器580。
雷射產生器530用以產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束50，展頻單元540、543沿光束路徑依序配置於雷射產生器530的後級。展頻單元540包含固態薄片組550，固態薄片組550包含複數固態薄片555並用以擴展頻譜，固態薄片555沿光束路徑依序配置，亦可參見第7B圖所示。展頻單元543包含固態薄片組553，固態薄片組553包含複數固態薄片555並用以擴展頻譜，固態薄片555沿光束路徑依序配置，亦可參見第7B圖所示。脈衝分光器580配置於雷射產生器530的後級，脈衝分光器580用以將原始雷射光束50分成第一雷射光束51及第二雷射光束52。
第五實施例中，展頻單元540沿光束路徑依序包含固態薄片組550及色散補償器560，展頻單元543沿光束路徑依序包含固態薄片組553及色散補償器563。藉此，搭配固態薄片組550及色散補償器560，並進一步搭配固態薄片組553及色散補償器563，有助縮短脈衝持續時間以增加時域上解析度，當雷射光源裝置500應用於成像相關技術(例如光致發光技術)，有助提升時間解析度，進一步提升整體檢測靈敏度。結合顯微技術和超快技術同時達到空間和時間的高解析度，此一現有技術對於靈敏度的要求更高，必須要使用高重複率的超快雷射系統，然而傳統現有技術的高重複率系統無法同時滿足高脈衝強度以及超短脈衝持續時間，而依據本發明的雷射光源裝置500中展頻單元540、543搭配高重複率的雷射產生器530可以有效解決此問題。
雷射光源裝置500於光束路徑上更包含波長轉換器570，其配置於雷射產生器530的後級，波長轉換器570用以轉換頻譜。
展頻單元540、543、脈衝分光器580及波長轉換器570依序配置於雷射產生器530的後級，波長轉換器570用以轉換第一雷射光束51的頻譜及第二雷射光束52的頻譜中至少一者。藉此，有助於以較低複雜度的光束路徑及其上的設備或元件，使第一雷射光束51及第二雷射光束52各具有不同的所需波段。
具體而言，雷射光源裝置500沿光束路徑依序包含雷射產生器530、展頻單元540、543、脈衝分光器580及波長轉換器570。展頻單元540沿光束路徑依序包含固態薄片組550及色散補償器560，展頻單元543沿光束路徑依序包含固態薄片組553及色散補償器563，原始雷射光束50於通過脈衝分光器580之後分成第一雷射光束51及第二雷射光束52，第一雷射光束51及第二雷射光束52中至少一者再通過波長轉換器570。再者，應可理解原始雷射光束50、第一雷射光束51及第二雷射光束52中各者通過光束路徑上不同的光學元件後的光學特性可能不同。依據本發明的其他實施例中(圖未繪示)，雷射光源裝置沿光束路徑依序包含雷射產生器、展頻單元、脈衝分光器及波長轉換器，其中展頻單元的數量具體上可為一個，或是展頻單元的數量具體上可為至少三個，且所述至少三個展頻單元沿光束路徑依序配置。
第五實施例中，雷射產生器530透過摻鐿的增益介質以產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束50，脈衝分光器580為面反射器，色散補償器560、563中各者為啁啾鏡，波長轉換器570為二次諧頻產生器。
雷射光源裝置500用以供第一雷射光束51的終端的脈衝持續時間及第二雷射光束52的終端的脈衝持續時間中至少一者小於300 fs。
第6A圖繪示本發明第六實施例的量測系統6000的方塊圖，第6B圖繪示第六實施例的量測系統6000的配置示意圖。由第6A圖及第6B圖可知，量測系統6000用以提供光束路徑(圖未標號)以產生第一雷射光束11及第二雷射光束12，第一雷射光束11及第二雷射光束12中至少一者用以入射待測物63，量測系統6000於光束路徑上包含雷射產生器130、展頻單元140、143、脈衝分光器180及待測物位置6300。具體而言，量測系統6000於光束路徑上依序包含前述第一實施例的雷射光源裝置100及待測物位置6300，關於雷射光源裝置100的細節可參見前述第一實施例的內容。
雷射產生器130用以產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束10，展頻單元140、143沿光束路徑依序配置於雷射產生器130的後級。展頻單元140包含固態薄片組150，固態薄片組150包含複數固態薄片155並用以擴展頻譜，固態薄片155以普魯斯特角沿光束路徑依序配置。展頻單元143包含固態薄片組153，固態薄片組153包含複數固態薄片155並用以擴展頻譜，固態薄片155以普魯斯特角沿光束路徑依序配置。脈衝分光器180配置於雷射產生器130的後級，脈衝分光器180用以將原始雷射光束10分成第一雷射光束11及第二雷射光束12。待測物位置6300配置於展頻單元140、143及脈衝分光器180的後級，待測物位置6300供待測物63設置。藉此，量測系統6000提供的高重複率特性可有效縮短量測時間，並有助提升高速及高重複率量測的訊噪比，進一步增加量測系統6000的穩定度，且越快的量測速度有助在短時間內取得大量數據進行平均來增加信號品質。此外，光學量測技術之訊噪比的極限受限於量子聲噪，即訊噪比正比於光子數的0.5次方，因而增加光源亮度可以有效增加量測靈敏度，且高亮度光源有利於進行大面積或是多個待測物或樣品同時量測。此外，雷射產生器130可用以產生脈衝持續時間小於500 fs的原始雷射光束10。依據本發明的其他量測系統中(圖未繪示)，量測系統可用以提供光束路徑以產生至少三道雷射光束(即第一雷射光束、第二雷射光束、第三雷射光束或更多雷射光束)。
詳細而言，展頻單元140沿光束路徑依序包含固態薄片組150及色散補償器160，展頻單元143沿光束路徑依序包含固態薄片組153及色散補償器163。量測系統6000的展頻單元的數量為至少二，展頻單元具體上為展頻單元140、143，即量測系統6000的展頻單元的數量具體上為二個，且展頻單元140、143沿光束路徑依序配置。量測系統6000於光束路徑上更包含波長轉換器170，其配置於雷射產生器130的後級，波長轉換器170用以轉換頻譜。脈衝分光器180配置於展頻單元140、143及波長轉換器170的後級。
量測系統6000可用以供第一雷射光束11及第二雷射光束12中所述至少一者入射待測物63時的脈衝持續時間小於300 fs。藉此，具有較低複雜度的量測系統6000可提供短脈衝及超連續頻譜的量測。再者，量測系統6000可用以供第一雷射光束11及第二雷射光束12中所述至少一者入射待測物63時的脈衝持續時間小於100 fs。
第一雷射光束11可用以入射並將待測物63激發至激發態。藉此，第一雷射光束11可作為幫浦雷射。
量測系統6000於光束路徑上可更包含光譜儀(圖未標號)，其配置於待測物位置6300的後級，光譜儀具體上可包含稜鏡6800及光偵測器6900。藉此，有助量測系統6000應用於光譜量測。
第二雷射光束12可用以入射並通過待測物63，第二雷射光束12入射待測物63的時間相對於第一雷射光束11入射待測物63的時間的延遲時間大於-100 ps且小於10 ms(millisecond，毫秒)。藉此，第一雷射光束11可作為幫浦雷射，第二雷射光束12可作為探測雷射(Probe Laser)，選用適當的雷射產生器130產生高重複率的原始雷射光束10，結合展頻單元140可輕易調整探測雷射的波長，同時具有空間上的線掃描(Line Scan)或全局(Global)掃描，以及快速量測的優點，從而有效避免了現有技術中點光源映射及過長量測時間的問題。依據本發明的其他量測系統中，可作為非線性光學成像的量測系統，例如同調拉曼光譜(Coherent Raman Spectroscopy)，激發拉曼散射顯微鏡(Stimulated Raman Scattering Microscopy)、激發發射顯微鏡(Stimulated Emission Microscopy)或幫浦探測顯微鏡(Pump-Probe Microscopy)，且不以此為限。再者，第二雷射光束12入射待測物63的時間相對於第一雷射光束11入射待測物63的時間的延遲時間可大於0 s且小於10 ms。
量測系統6000為待測物63的材料量測系統。藉此，量測系統6000可用以量測材料在不同波長的光學特性，超快雷射光源的波長及脈衝寬度受限於雷射增益介質，需要利用非線性效應拓展光源頻寬，而固態薄片組150即具有高效波長轉換非線性光學的特性。
第六實施例中，由第6B圖可知，量測系統6000沿光束路徑依序包含雷射產生器130、展頻單元140、143、波長轉換器170、脈衝分光器180及待測物位置6300。展頻單元140沿光束路徑依序包含固態薄片組150及色散補償器160，展頻單元143沿光束路徑依序包含固態薄片組153及色散補償器163。凸透鏡101、102、103、104及平面鏡191、192、193可配置於光束路徑上的雷射產生器130與脈衝分光器180之間，並如第6B圖所示，但不以此為限。
原始雷射光束10於通過脈衝分光器180之後分成第一雷射光束11及第二雷射光束12。第一雷射光束11作為幫浦雷射以入射並將待測物63激發至激發態，光源調制器(Light Source Modulator，可為截波器，即Optical Chopper)6221、平面鏡6991、6992及凹面鏡6441可配置於提供第一雷射光束11的光束路徑上的脈衝分光器180及待測物位置6300之間，並如第6B圖所示，但不以此為限。第二雷射光束12作為探測雷射用以入射並通過待測物63，平面鏡6993、6994、6995、6996、6997及凹面鏡6442可配置於提供第二雷射光束12的光束路徑上的脈衝分光器180及待測物位置6300之間，並如第6B圖所示，但不以此為限。
透過配置使得第二雷射光束12的光束路徑較第一雷射光束11的光束路徑為長，從而達成第二雷射光束12入射待測物63的時間相對於第一雷射光束11入射待測物63的時間的延遲時間大於0 s且小於100 ps。光譜儀中稜鏡6800及光偵測器6900依序配置於待測物位置6300的後級，稜鏡6800可以光柵替代，光偵測器6900具體上可含有感光耦合元件(Charge Coupled Device)，因此量測系統6000可作為待測物63的材料量測系統，例如先以第一雷射光束11將待測物63激發至激發態，接著量測具有連續光譜的第二雷射光束12通過待測物63的光譜響應。再者，應可理解原始雷射光束10、第一雷射光束11及第二雷射光束12中各者通過光束路徑上不同的光學元件後的光學特性可能不同，並應可理解光譜儀中稜鏡6800(或光柵)及光偵測器6900可整合為一個儀器，或可分別為二個獨立元件。
第六實施例中，雷射產生器130透過摻鐿的增益介質以產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束10，脈衝分光器180為面反射器，色散補償器160、163中各者為啁啾鏡，波長轉換器170為二次諧頻產生器。
第6C圖繪示第六實施例的量測系統6000的量測結果示意圖，第6D圖繪示第六實施例的量測系統6000的另一量測結果示意圖，量測系統6000具體上為待測物63的材料量測系統，第一雷射光束11作為幫浦雷射以將待測物63激發至激發態，第二雷射光束12作為探測雷射。舉例而言，如第6C圖中的數據曲線所示，第二雷射光束12入射待測物63的時間相對於第一雷射光束11入射待測物63的時間的延遲時間分別為-1 ps、5 fs、50 fs、500 fs及5 ps，縱座標為第二雷射光束12通過待測物63之後及之前的強度差值與通過待測物63之前的強度的比值，橫坐標為波長，其中延遲時間為-1 ps表示第二雷射光束12入射待測物63的時間早於第一雷射光束11入射待測物63的時間，即待測物63於第二雷射光束12入射時尚未被激發至激發態，因此延遲時間為-1 ps的數據曲線作為其他數據曲線的參考曲線。
再舉例而言，如第6D圖所示，橫坐標為時間，時間0 ps表示第二雷射光束12通過待測物63的時間，縱座標為第二雷射光束12在所示時間及通過待測物63之前的強度差值與通過待測物63之前的強度的比值，第6D圖中的數據曲線分別表示第二雷射光束12的脈衝頻譜中550 nm、645 nm、750 nm及800 nm波長成份在時域上的強度。
第7A圖繪示本發明第七實施例的量測系統7000的方塊圖，第7B圖繪示第七實施例的量測系統7000的配置示意圖。由第7A圖及第7B圖可知，量測系統7000用以提供光束路徑(圖未標號)以產生第一雷射光束51及第二雷射光束52，第一雷射光束51及第二雷射光束52中至少一者用以入射待測物73，量測系統7000於光束路徑上包含雷射產生器530、展頻單元540、543、脈衝分光器580及待測物位置7300。具體而言，量測系統7000於光束路徑上依序包含前述第五實施例的雷射光源裝置500及待測物位置7300，關於雷射光源裝置500的細節可參見前述第五實施例的內容。
雷射產生器530用以產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束50，展頻單元540、543沿光束路徑依序配置於雷射產生器530的後級。展頻單元540包含固態薄片組550，固態薄片組550包含複數固態薄片555並用以擴展頻譜，固態薄片555沿光束路徑依序配置。展頻單元543包含固態薄片組553，固態薄片組553包含複數固態薄片555並用以擴展頻譜，固態薄片555沿光束路徑依序配置。脈衝分光器580配置於雷射產生器530的後級，脈衝分光器580用以將原始雷射光束50分成第一雷射光束51及第二雷射光束52。待測物位置7300配置於展頻單元540、543及脈衝分光器580的後級，待測物位置7300供待測物73設置。
詳細而言，展頻單元540沿光束路徑依序包含固態薄片組550及色散補償器560，展頻單元543沿光束路徑依序包含固態薄片組553及色散補償器563。量測系統7000於光束路徑上更包含波長轉換器570，其配置於雷射產生器530的後級，波長轉換器570用以轉換頻譜。展頻單元540、543、脈衝分光器580及波長轉換器570依序配置於雷射產生器530的後級，波長轉換器570用以轉換第一雷射光束51的頻譜及第二雷射光束52的頻譜中至少一者，波長轉換器570具體上用以轉換第一雷射光束51的頻譜。
量測系統7000用以供第一雷射光束51及第二雷射光束52中所述至少一者入射待測物73時的脈衝持續時間小於300 fs。
第一雷射光束51用以入射並將待測物73激發至激發態，即第一雷射光束51可作為幫浦雷射。量測系統7000於光束路徑上更包含光譜儀(圖未標號)，其配置於待測物位置7300的後級，光譜儀具體上可包含稜鏡7800及光偵測器7900。
第一雷射光束51用以使待測物73發出螢光光束56，量測系統7000於光束路徑上更包含上轉換(Up-conversion)晶體7700，其配置於待測物位置7300的後級，螢光光束56及第二雷射光束52用以入射上轉換晶體7700，且螢光光束56的一部分於通過上轉換晶體7700後轉換為上轉換螢光信號57。藉此，量測系統7000可應用於時間解析超快光譜學，使第一雷射光束51及第二雷射光束52的脈衝可為不同波長，第一雷射光束51入射待測物73後使待測物73因其材料本身特性發光(例如螢光)，再透過第二雷射光束52的單一波長脈衝雷射(即快門)檢測待測物73的螢光信號發生的變化。
量測系統7000為待測物73的光致發光量測系統。藉此，量測系統7000可使第一雷射光束51及第二雷射光束52的脈衝可為不同波長，第一雷射光束51入射待測物73後使待測物73因其材料本身特性發光(例如螢光)，再透過第二雷射光束52的單一波長脈衝雷射(即快門)檢測待測物73的螢光信號發生的變化。
第七實施例中，由第7B圖可知，量測系統7000沿光束路徑依序包含雷射產生器530、展頻單元540、543、脈衝分光器580、波長轉換器570及待測物位置7300。展頻單元540沿光束路徑依序包含固態薄片組550及色散補償器560，展頻單元543沿光束路徑依序包含固態薄片組553及色散補償器563。凸透鏡501、502、503、504及平面鏡591、592可配置於光束路徑上的雷射產生器530與脈衝分光器580之間，並如第7B圖所示，但不以此為限。
原始雷射光束50於通過脈衝分光器580之後分成第一雷射光束51及第二雷射光束52，第一雷射光束51再依序入射波長轉換器570及待測物73。第一雷射光束51作為幫浦雷射以入射並將待測物73激發至激發態，並使待測物73發出螢光光束56，螢光光束56入射上轉換晶體7700，凸透鏡7001、平面鏡7991、7992及凹面鏡7441、7442可配置於提供第一雷射光束51的光束路徑上的脈衝分光器580及上轉換晶體7700之間，並如第7B圖所示，但不以此為限。第二雷射光束52用以入射上轉換晶體7700，平面鏡7993、7994、7995、7996、7997、7998及凹面鏡7443可配置於提供第二雷射光束52的光束路徑上的脈衝分光器580及上轉換晶體7700之間，並如第7B圖所示，但不以此為限。
第七實施例中，可透過配置使得第二雷射光束52的光束路徑與第一雷射光束51的光束路徑本質上等長，從而達成第二雷射光束52入射上轉換晶體7700的時間相對於第一雷射光束51入射上轉換晶體7700的時間的延遲時間本質上為0 s，且螢光光束56的一部分於通過上轉換晶體7700後轉換為上轉換螢光信號57。光譜儀中稜鏡7800及光偵測器7900依序配置於上轉換晶體7700的後級，稜鏡7800可以光柵替代，光偵測器7900具體上可含有感光耦合元件，光偵測器7900亦可用以量測上轉換螢光信號57隨時間的變化，因此量測系統7000可作為待測物73的光致發光量測系統。再者，應可理解原始雷射光束50、第一雷射光束51及第二雷射光束52中各者通過光束路徑上不同的光學元件後的光學特性可能不同。
第七實施例中，雷射產生器530透過摻鐿的增益介質以產生脈衝持續時間小於1 ps的原始雷射光束50，脈衝分光器580為面反射器，色散補償器560、563中各者為啁啾鏡，波長轉換器570為二次諧頻產生器。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
6000,7000:量測系統 100,200,300,400,500:雷射光源裝置 130,230,330,430,530:雷射產生器 140,143,240,340,440,540,543:展頻單元 150,153,250,350,450,550,553:固態薄片組 155,555:固態薄片 160,163,260,360,460,560,563:色散補償器 170,270,370,470,570:波長轉換器 180,280,380,480,580:脈衝分光器 101,102,103,104,501,502,503,504:凸透鏡 191,192,193,591,592:平面鏡 6300,7300:待測物位置 6221:光源調制器 7001:凸透鏡 6991,6992,6993,6994,6995,6996,6997,7991,7992,7993,7994,7995,7996,7997,7998:平面鏡 6441,6442,7441,7442,7443:凹面鏡 7700:上轉換晶體 6800,7800:稜鏡 6900,7900:光偵測器 10,20,30,40,50:原始雷射光束 11,21,31,41,51:第一雷射光束 12,22,32,42,52:第二雷射光束 56:螢光光束 57:上轉換螢光信號 63,73:待測物
第1A圖繪示本發明第一實施例的雷射光源裝置的方塊圖； 第1B圖繪示第一實施例的雷射光源裝置的另一方塊圖； 第1C圖繪示第一實施例的雷射光源裝置的再一方塊圖； 第1D圖繪示第一實施例的雷射光源裝置的頻譜圖； 第2圖繪示本發明第二實施例的雷射光源裝置的方塊圖； 第3圖繪示本發明第三實施例的雷射光源裝置的方塊圖； 第4圖繪示本發明第四實施例的雷射光源裝置的方塊圖； 第5圖繪示本發明第五實施例的雷射光源裝置的方塊圖； 第6A圖繪示本發明第六實施例的量測系統的方塊圖； 第6B圖繪示第六實施例的量測系統的配置示意圖； 第6C圖繪示第六實施例的量測系統的量測結果示意圖； 第6D圖繪示第六實施例的量測系統的另一量測結果示意圖； 第7A圖繪示本發明第七實施例的量測系統的方塊圖；以及 第7B圖繪示第七實施例的量測系統的配置示意圖。
100:雷射光源裝置
130:雷射產生器
140:展頻單元
150:固態薄片組
180:脈衝分光器
10:原始雷射光束
11:第一雷射光束
12:第二雷射光束

Claims (19)

  1. 一種雷射光源裝置，用以提供一光束路徑以產生一第一雷射光束及一第二雷射光束，該雷射光源裝置於該光束路徑上包含：一雷射產生器，用以產生脈衝持續時間小於1ps的一原始雷射光束；至少一展頻單元，配置於該雷射產生器的後級，該展頻單元包含一固態薄片組，該固態薄片組包含複數固態薄片，該些固態薄片沿該光束路徑依序配置；以及一脈衝分光器，配置於該雷射產生器的後級，該脈衝分光器用以將該原始雷射光束分成該第一雷射光束及該第二雷射光束；其中，該雷射光源裝置用以供該第一雷射光束的終端的脈衝持續時間及該第二雷射光束的終端的脈衝持續時間皆小於300fs。
  2. 如請求項1所述之雷射光源裝置，其中該展頻單元沿該光束路徑依序包含該固態薄片組及一色散補償器。
  3. 如請求項2所述之雷射光源裝置，其中該色散補償器為一啁啾鏡。
  4. 如請求項2所述之雷射光源裝置，其中該雷 射光源裝置於該光束路徑上更包含：一波長轉換器，配置於該雷射產生器的後級。
  5. 如請求項4所述之雷射光源裝置，其中該脈衝分光器為一面反射器、一干涉儀或一分束器，該波長轉換器為一二次諧頻產生器。
  6. 如請求項4所述之雷射光源裝置，其中該至少一展頻單元的數量為至少二，該至少二展頻單元沿該光束路徑依序配置。
  7. 如請求項6所述之雷射光源裝置，其中該脈衝分光器配置於該至少一展頻單元及該波長轉換器的後級。
  8. 如請求項6所述之雷射光源裝置，其中該至少一展頻單元、該脈衝分光器及該波長轉換器依序配置於該雷射產生器的後級，該波長轉換器用以轉換該第一雷射光束的頻譜及該第二雷射光束的頻譜中至少一者。
  9. 一種量測系統，用以提供一光束路徑以產生一第一雷射光束及一第二雷射光束，該第一雷射光束及該第二雷射光束中至少一者用以入射一待測物，該量測系統於該光束路徑上包含： 一雷射產生器，用以產生脈衝持續時間小於1ps的一原始雷射光束；至少一展頻單元，配置於該雷射產生器的後級，該展頻單元包含一固態薄片組，該固態薄片組包含複數固態薄片，該些固態薄片沿該光束路徑依序配置；一脈衝分光器，配置於該雷射產生器的後級，該脈衝分光器用以將該原始雷射光束分成該第一雷射光束及該第二雷射光束；以及一待測物位置，配置於該至少一展頻單元及該脈衝分光器的後級，該待測物位置供該待測物設置。
  10. 如請求項9所述之量測系統，其中該展頻單元沿該光束路徑依序包含該固態薄片組及一色散補償器。
  11. 如請求項10所述之量測系統，其中該至少一展頻單元的數量為至少二，該至少二展頻單元沿該光束路徑依序配置，該量測系統於該光束路徑上更包含：一波長轉換器，配置於該雷射產生器的後級。
  12. 如請求項11所述之量測系統，其中該脈衝分光器配置於該至少一展頻單元及該波長轉換器的後級。
  13. 如請求項11所述之量測系統，其中該至少一展頻單元、該脈衝分光器及該波長轉換器依序配置於該 雷射產生器的後級，該波長轉換器用以轉換該第一雷射光束的頻譜及該第二雷射光束的頻譜中至少一者。
  14. 如請求項9所述之量測系統，其中該量測系統用以供該第一雷射光束及該第二雷射光束中該至少一者入射該待測物時的脈衝持續時間小於300fs。
  15. 如請求項9所述之量測系統，其中該第一雷射光束用以入射並將該待測物激發至激發態。
  16. 如請求項15所述之量測系統，其中該量測系統於該光束路徑上更包含：一光譜儀，配置於該待測物位置的後級。
  17. 如請求項15所述之量測系統，其中該第二雷射光束用以入射並通過該待測物，該第二雷射光束入射該待測物的時間相對於該第一雷射光束入射該待測物的時間的一延遲時間大於-100ps且小於10ms。
  18. 如請求項15所述之量測系統，其中該第一雷射光束用以使該待測物發出一螢光光束，該量測系統於該光束路徑上更包含：一上轉換晶體，配置於該待測物位置的後級，該螢光光束及該第二雷射光束用以入射該上轉換晶體，且該螢光光 束的一部分於通過該上轉換晶體後轉換為一上轉換螢光信號。
  19. 如請求項15所述之量測系統，其中該量測系統為該待測物的一材料量測系統或一光致發光量測系統。
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