[发明专利]测量固体热物性参数的光学系统及方法

权利要求书

1.一种测量固体热物性参数的光学系统，其特征在于，包括：加热激光产生组件、探测激光产生组件、合束元件、分光元件、加热激光接收组件、样品测试组件和探测激光接收组件；其中，

由加热激光产生组件产生频率调制的连续偏振的加热激光，由探测激光产生组件产生连续偏振的探测激光；该加热激光和探测激光经过合束元件后合束为位于A平面的合束激光；

该合束激光入射分光元件，偏振方向在A平面的成分透射至样品测试组件，偏振方向垂直于该水平面的成分反射至加热激光接收组件；偏振方向在A平面的合束光成分经由样品测试组件后，照射至被测试样品表面；

偏振方向在A平面的合束光成分中的加热激光将被测样品加热，加热后的被测样品对探测激光产生调制作用；由被测试样品表面反射的加热激光及调制后的探测激光的合束激光重新经由样品测试组件后由分光元件反射至探测激光接收组件；

探测激光接收组件将入射合束激光中的加热激光成分滤除后，得到探测激光的信号；加热激光接收组件将入射合束激光中的探测激光成分滤除后，得到加热激光的信号。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述合束元件为冷光镜；

所述冷光镜对于与其所在平面成45°角入射的加热激光全透射；对于与其所在平面成45°角入射探测激光全反射，从而实现加热激光和探测激光合束为位于A平面的合束激光。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述加热激光产生组件包括：

信号调制器；

第一激光器，为半导体激光器，用于在信号调制器的调制下，输出连续偏振激光；

第一波片，为二分之一波片，用于调节第一激光器输出的连续偏振激光的水平偏振成分和垂直偏振成分的比例；以及

第一激光反射镜，其反射面与透过第一波片的加热激光成45°角，用于将入射的加入激光偏转90°后，以45°角入射合束元件。

4.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述信号调制器的调制频率介于50kHz到20MHz之间。

5.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述探测激光产生组件包括：

第二激光器，为半导体激光器，用于输出连续偏振的探测激光；

第二波片，为二分之一波片，用于调节第二激光器输出的连续偏振激光的水平偏振成分和垂直偏振成分的比例；以及

第二激光反射镜，其反射面与透过第二波片的探测激光成45°角，用于将入射的探测激光偏转90°后，以45°角入射合束元件。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述分光元件为分光棱镜。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述样品测试组件包括：

四分之一波片，用于每次对经过其的合束激光的偏振方向改变45°；以及

物镜，用于将经过四分之一波片的偏振方向在A平面的合束光成分聚焦至被测样品，并将由被测试样品表面反射的加热激光及调制后的探测激光的合束激光重新透射至所述四分之一波片。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述加热激光接收组件包括：

第一滤光片，用于滤除入射合束激光中的探测激光成分；以及

第一光电探测器，用于检测合束激光中加热激光的信号，其中，该信号包括：功率和/或相位的信息。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述探测激光接收组件包括：

第二滤光片，用于滤除入射合束激光中的加热激光成分；以及

第二光电探测器，用于检测合束激光中探测激光的信号，其中，该信号包括：功率和/或相位的信息。

10.根据权利要求9所述的光学系统，其特征在于，所述探测激光接收组件还包括：

聚焦镜，位于所述第二滤光片的光路之前，用于对入射的合束激光进行聚焦，聚焦后的合束激光进入所述第二滤光片。