[发明专利]基于Sagnac干涉仪的LSAW定位测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及采用激光对薄膜杨氏模量等机械特性的测量，具体讲涉及基于Sagnac干涉仪的LSAW定位测量系统。LSAW是Laser Surface Acoustic Wave的缩写。

背景技术

近年来，利用激光超声技术测量材料的纳米机械特性得到了越来越广泛的关注，在激光超声系统中，采用sagnac干涉仪实现高分辨率测量的方法不断出现。

目前的技术中，有David H.Hurley and Oliver B.Wright发表于“OPTICS LETTERS”的“Detection of ultrafast phenomena by use of a modified Sagnac interferometer”，其中利用一束激发光激发声表面波，另一束通过固定光程的萨格奈克干涉仪对超声信号进行检测，并采用差分方式输出，提高了信噪比。

还有Y.Sugawara，O.B.Wright，O.Matsuda，V.E.Gusev发表于“Ultrasonics”的“Spatiotemporal mapping of surface acoustic waves in isotropic and anisotropic materials”，仍是利用固定光程的萨格奈克干涉仪对超声信号进行检测，只是在前者的基础上将极化器替换为一极化分光镜。

以上文献中所用的方法中，对声表面波信号的测量达到了很高的分辨率，但是，都是采用固定光程的萨格奈克干涉仪直接对超声信号进行检测，不能在时间上预先定位超声信号的确切位置，再对其进行精确检测。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于Sagnac干涉仪的LSAW定位测量系统，不仅能在时间上准确定位激光声表面波，而且能够精确测量超声信号，本发明采取的技术方案是基于Sagnac干涉仪的LSAW定位测量系统，其结构为：

差分共焦法确定声表面波存在位置部分包括：He-Ne激光检测声表面波部分，差分信号处理部分；示波器显示及存储信号部分；

皮秒超声波法高精度测量声表面波部分包括：探测光被调制部分，光程调节部分，基于改进式Sagnac干涉仪的检测部分，微弱声表面波信号处理部分，PC机显示及存储信号部分；

差分共焦法确定声表面波存在位置部分与皮秒超声波法高精度测量声表面波部分共用激光脉冲激发样品表面产生声表面波部分。

所述差分共焦法确定声表面波存在位置部分：脉冲激光器1出射的脉冲激光经过扩束镜2后进入7∶3分光镜3，透射的七份光经过平面镜4和平面镜5后被反射到柱面平凸透镜6，聚焦后入射到载物台7上的样品8，激发其产生声表面波；消光器9用于消除激发光在样品表面产生的发射光对实验结果的影响；He-Ne激光器29出射的激光经过平面镜28后被反射到极化分光镜15，入射光被极化后透射光经过1/4波片11后再经过高倍物镜10到达载物台7上的样品8，入射到样品表面的He-Ne激光作为探测光携带声表面波信息再次经过1/4波片11后到达极化分光镜15，由于两次经过1/4波片，光的偏振方向改变了90度，探测光只能被极化分光镜反射，反射光进入1∶1非极化分光镜16后被均分为透射光和反射光两部分；透射光和反射光经过平面镜17、平面镜26、平面镜27、平面镜36、平面镜37的反射后分别进入差分光电探测器39的两个探测孔，被转化为电信号的声表面波信号进入示波器41，连接示波器的光电二极管24和脉冲激光激发示波器工作，由其显示波形保存数据。