专利名称：一种时间分辨椭圆偏振光谱测量系统的制作方法
技术领域：
本发明属于光学电子器件技术领域，具体涉及一种时间分辨椭圆偏振光谱测量系统。
背景技术：
光与物质的相互作用涉及诸多瞬态过程，如固体中的电子跃迁，生物和化学材料等的荧光发射、内转化过程等。通过测量光通过材料后反射率、透射率或偏振状态随时间的演化，来研究物质内部的动力学过程，可以得到物质中分子或电子运动状态，如电子能级、 电子态配对情况等重要信息。光与物质相互作用时，光场引起分子或电子的极化，导致分子或电子的分布以及其分布函数随时间的演化，使得物质的介电常数f (ω, t) 二 ^ (ω) — Δ ε (ω, t)成为时间的函数，其中ε C1 (ω)是没有泵浦光照射时物质的介电常数， Δ ε (ω, )为泵浦光照射导致的物质介电常数的变化，而f (ω, )与物质的各种光学常数，如折射率、吸收率、透过率和反射率等有关。椭圆偏振光谱仪是一种获取各种材料光学常数和薄膜厚度的有效和可靠的光谱测量仪器，能灵敏地测得各种材料的光学性质和光学常数，进而能对材料在不同光谱段所具有的特性进行分析，使其物理本质得以理解，从而使材料获得重要应用。目前已发展了多种椭圆偏振光谱测量模式，如消光型模式和光度型模式等。但目前的椭圆偏振技术局限于测量稳态情况下材料的光学常数，而不能测量瞬态光学常数。为此，本发明将飞秒激光技术、多通道光学检测技术与偏振态并行测量模式椭圆偏振测量技术相结合，实现时间分辨的椭圆偏振光谱测量，以获取材料的瞬态光学常数。该项发明将有助于加深对物质的激发、弛豫过程的了解，为研究原子、分子和凝聚态物质的激发动力学、发光动力学等提供有效的手段。时间分辨椭圆偏振光谱技术可应用到物理、化学、生物医学、环境科学等众多领域，具有重要的基础研究意义和广泛的应用前景。

发明内容
本发明的目的在于提出一种能实现时间分辨的椭圆偏振光谱测量系统，以便能获取材料的瞬态光学常数。本发明提出的能实现时间分辨的椭圆偏振光谱测量系统，包括依次连接的如下部件激光器，分束镜，第一反射镜，延迟器，第二反射镜，第三反射镜，第一扩束镜，样品，第二扩束镜，起偏器，多通道检偏器，CXD探测器，计算机控制系统，步进马达等。其中，激光器采用可调谐飞秒超快激光作为光源；所述光源出射的脉冲光经过分束镜，分成两束，一束为泵浦光，一束为探测光。泵浦光强度一般取为探测光强度的数倍，例如为4一20倍。泵浦光经过第一反射镜反射后依次通过延时器、第二反射镜、第三反射镜以及第一扩束镜后，垂直入射到样品上。所述探测光依次经过第二扩束镜、起偏器后以一定角度入射到样品上。探测光经过样品反射后，反射光经过多通道检偏器后被CCD探测器探测。测量系统由计算机控制系统控制。探测光与泵浦光之间的同步和延迟由计算机控制系统通过一个步进马达控制。样品被装在具有真空负压吸附作用的样品架上，实现无损光谱检测。本发明采用折叠光路进行光线准直。本发明让激光在两反射镜面间多次往返的方法，在有限的空间中延长了数倍光路，以提高样品的准直精度。光经过样品反射后通过一个多通道检偏器。所述的多通道检偏器由 个微型检偏器构成，设这 个微型检偏器的方位角为θ ρ θ 2、……^，并且方位角0广。在纩^!之间均勻分布。 —般为5—15的整数。通过多通道检偏器的反射光被 CCD面阵列探测器的不同区域探测。由探测器接收的电信号经AD转换后被输入计算机，经计算机分析和处理后，计算出相应的光学常数。在实际测量中，起偏器被固定在某最佳方位角。如令P= 45°，通过对检偏角A作快速傅里叶变换后，从检偏器出射的光强随检偏器方位角变化关系为
权利要求
1.一种时间分辨椭圆偏振光谱测量系统，其特征在于包括依次连接的如下部件激光器，分束镜，第一反射镜，延迟器，第二反射镜，第三反射镜，第一扩束镜，样品，第二扩束镜， 起偏器，多通道检偏器，C⑶探测器，计算机系统，步进马达；其中，激光器采用可调谐飞秒超快激光作为光源；所述光源出射的脉冲光经过分束镜，分成两束，一束为泵浦光，一束为探测光；泵浦光强度取为探测光强度的4一20倍，泵浦光经过第一反射镜反射后依次通过延时器、第二反射镜、第三反射镜以及第一扩束镜，垂直入射到样品上；所述探测光依次经过第二扩束镜、起偏器后以一定角度入射到样品上；探测光经过样品反射后，反射光经过多通道检偏器，被CCD探测器探测；测量系统由计算机系统控制；探测光与泵浦光之间的同步和延迟由计算机系统通过一个步进马达控制；样品被装在具有真空负压吸附作用的样品架上，实现无损光谱检测。
2.根据权利要求1所述的时间分辨椭圆偏振光谱测量系统，其特征在于所述的多通道检偏器由 个微型检偏器构成，设这 个微型检偏器的方位角为θ λ、θ 2、……^，并且方位角0广^在纩^!之间均勻分布; 为5—15的整数。
3.根据权利要求2所述的时间分辨椭圆偏振光谱测量系统，其特征在于所述的计算机系统按下述算式计算得有关光学常数通过对检偏角A作快速傅里叶变换，从检偏器出射的光强随检偏器方位角变化关系为
全文摘要
本发明属于光学电子器件技术领域，具体涉及一种时间分辨椭圆偏振光谱测量系统。该测量系统包括激光器，分束镜，反射镜，延迟器，扩束镜，样品，起偏器，多通道检偏器，CCD探测器，计算机系统，步进马达等部件。其中激光器采用可调谐飞秒超快激光光源。光源出射的脉冲光经过分束镜分成泵浦光和探测光。泵浦光通过延时器、两个反射镜以及扩束镜后垂直入射到样品上；探测光经过扩束镜、起偏器后入射到样品上。光经过样品反射后通过多通道检偏器，并被CCD面阵列探测器探测。计算机根据探测器接收的电信号计算出相应的时间分辨光学常数谱。本发明在物理、化学、生物医学、环境科学等众多领域,具有广泛的应用前景。
文档编号G01N21/21GK102183466SQ20111004204
公开日2011年9月14日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者张荣君, 李晶, 杨月梅, 王松有, 赵海斌, 郑玉祥, 陈良尧 申请人:复旦大学