[发明专利]时间序列变换脉冲分光计测装置

说明书

本申请是独立行政法人科学技术振兴机构于2004年8月19日提交的名 称为“用于时间序列变换脉冲分光计测装置的时间序列信号取得的光程差补 偿机构”、申请号为200480023721.9的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及时间序列变换脉冲分光计测装置，特别是涉及用于该时间序 列信号取得的扫描机构、及光学系统的排列结构(光学配置)。

背景技术

近年来，由于超短波脉冲激光技术的实用化，脉冲状的相关远红外区域 (特别是MMHz频域)的电磁波的辐射技术及检测技术飞速发展。因此， 采用该脉冲状的远红外区域电磁波的时间序列变换脉冲分光成为可能，在日 本，时间序列变换脉冲分光计测装置的使用化装置的开发也居于领先地位。

所谓时间序列变换脉冲分光是一种分光法，其测量依存于脉冲状的电磁 波时间的电场强度，通过将依存于该时间的数据(时间序列数据)进行傅立 叶变换，得到形成该脉冲的各频率成分的电场强度与相位。该分光法的特征 之一进行列举，波长测定区域是从来就难以进行测量的光和电磁波的分界区 域。因此，通过该分光法，能够期待了解新规材料的性质和新的现象。另外， 在现有的分光法中，只能得到电磁波的电场强度，但在该时间序列变换脉冲 分光测量方法中，具有如下唯一的特征，即，由于直接测量电磁波的电场强 度的时间变化，所以，不仅能得到电磁波的电场强度(振幅)，还能得到其 相位。因此，通过与没有试样的情况进行比较，能够得到相位变换光谱。由 于相位变换与波谱频率成正比，所以可采用该分光法决定试样中的分散关 系，由该分散关系还可以得知电介质材料的介电常数(参照特开2002-277394 号公报)。

图1表示现有的时间序列变换脉冲分光计测装置之一例。

符号1是辐射毫微微秒激光的光源。从光源1辐射的毫微微秒激光光束 L1由分光器(分割装置)2分割。另一方面，毫微微秒激光光束作为激发用 脉冲激光光束(泵浦脉冲光束)L2照射到脉冲光束辐射装置5上。此时， 激发用脉冲激光光束L2在由光斩波器3调制后，由物镜透镜4聚光。该脉 冲光束辐射装置5例如是光传导元件，在激发用脉冲激光光束L2照射时， 瞬间流过电流，辐射远红外电磁波脉冲。该远红外电磁波脉冲通过抛物面镜 6、7导光，照射到测量试样8上。反射或透过该试样8的脉冲电磁波(在该 例中是透过电磁波)，由抛物面镜9、10导向检测装置12。

被分光器2分割的另一束激光光束作为检测用脉冲激光光束(脉冲调制 脉冲光)L3导向检测装置12。该检测装置12例如也是光传导元件，检测用 脉冲激光光束L3进行照射，由于只在其瞬间产生导电性，所以能够将从该 瞬间到达的试样8反射或透过的脉冲电磁波的电场强度作为电流检测。从试 样8反射或透过的脉冲电磁波电场强度的时间序列信号可如下得到，即，使 用光学延迟装置13(或14)在检测用脉冲激光光束L3，对激发用脉冲激光 光束L2每隔规定的时间间隔给与延迟的时间差。在该例中，除时间序列信 号测量用的光学延迟装置13(或14)之外，还具备时间原点调整用的光学 延迟装置14(或13)。

反射或透过试样8的脉冲电磁波的电场强度各时间的分解数据由信号处 理装置处理。即，通过锁定放大器16传送到计算机17，其次，作为时间序 列数据存储，将一系列的时间序列数据在该计算机17进行傅利叶变换处理， 通过将其变换为振动数(频率数)空间，得到反射或透过试样8的脉冲电磁 波的电场强度的振幅及相位的分光光谱。

专利文献1：特开2003-131137号公报

专利文献2：特开2003-121355号公报

专利文献3：特开2003-83888号公报

专利文献4：特开2003-75251号公报

专利文献5：特开2003-14620号公报

专利文献6：特开2002-277393号公报

专利文献7：特开2002-277394号公报

专利文献8：特开2002-257629号公报

专利文献9：特开2002-243416号公报

专利文献10：特开2002-98634号公报

专利文献11：特开2001-141567号公报

专利文献12：特开2001-66375号公报

专利文献13：特开2001-21503号公报