[发明专利]自动化的延迟线对准

说明书

本申请提供一种系统和方法，其用于在诸如泵浦‑探测装置的光谱测量装置中对准光束。该系统和方法包括：第一电动反射镜(66b)，所述第一电动反射镜定位成接收和发送光束(60a)；第二电动反射镜(66c)，所述第二电动反射镜相对于第一反射镜定位以接收来自第一反射镜的光束并且将光束传输到延迟线(64)；第三反射镜(78)，所述第三反射镜定位成接收来自延迟线的光束并且将所述光束传输到检测器(80)；和基于计算机的处理器(82)，所述基于计算机的处理器与检测器和第一反射镜和第二反射镜通信，所述处理器配置为：a)接收并且处理与来自检测器的光束有关的数据，和b)基于与光束相关的数据引起第一反射镜和第二反射镜移动以改变第一反射镜和第二反射镜的角度。

技术领域

本发明的实施方案涉及用于在光门控(泵浦-探测)光谱仪中对准光延迟线的系统和方法，以在泵浦-探测测量步骤中保持在延迟线之后的初始光束的指向。

背景技术

光学门控光谱方法(泵浦-探测瞬态吸收、升频转换荧光等)广泛用于研究快速光诱导过程(例如化学反应等)。在泵浦探测设置中，激光束分为泵浦脉冲和瞬时延迟探针脉冲。一般而言，样品用激光泵脉冲进行照射，从而在样品中产生激发(或其它扰动)。然后，在可调节的时间延迟之后和激发态弛豫的同时，将激光探测脉冲发送到样品中。通常用光延迟线控制时间延迟。通过分析来自探测脉冲的光的强度，测量样品的透射率或反射率。这在一系列泵浦-探测延迟上重复，以测量在激光束泵浦脉冲的周期性激发之后样品随时间的光致变化。

光延迟线通常通过精确地控制后向反射器的位置进行工作。在后向反射器中，光束沿着与光束源平行但相反的方向的矢量反射回来。后向反射器的位置的任何变化都会影响到光束在到达样品前必须行进的路径长度。人们可以根据光速计算激光脉冲在多大程度上随着后向反射器的位置变化而延迟。通过监视探测脉冲随着时间延迟的变化，可以获得产生的激发衰减或泵脉冲启动的其它过程的信息。

图1示出常规泵浦探测装置的实施方式。如所示的，泵浦探测装置10包括产生激光束14的激光源12和将激光束14分成泵浦脉冲束18和探测脉冲束20的半透明分束器16。两个光束遵循不同的光路但在空间上重叠在样品22中。泵浦脉冲束18经由一系列反射镜引导至样品22，并且传入的探测脉冲束20a引导至可变(电动)的光延迟线24。光延迟线24是反射装置，其包括安装在电动平移台28(安装平台)上的后向反射器组件30，该电动平移台28沿着轨道(箭头)移动。在测量周期的过程中，平移台28和后向反射器30沿着轨道平移，以便改变相对于泵浦脉冲束18长度的探头脉冲束20的束路径长度，从而将探测脉冲束向样品的传送延迟一段时间。来自后向反射器30的输出探测束20b由反射镜32指向延迟线的下游，然后到达反射镜34，该反射镜34将光束引导到样品22上。在通过样品的反射或透射之后，监测探测光束20的强度。

入射探测光束20a与光延迟线24的后向反射器30的正确对准是泵浦-探测测量实验的关键要求，因为在延迟线轨道上的任何点，输出的探测脉冲束20a指向延迟线24需要在测量过程中保持相同的轨迹。这是通过在入射光束进入延迟线24之前适当地对准入射光束20a来实现的。如果入射光束20a轨迹不与延迟台(和后向反射器)的适当轴对齐，则从后向反射器发出的探测脉冲束20b的指向在测量过程中将随着延迟台(和后向反射器)沿着轨道平移而变化。这将进而影响样本中泵浦光束18和探测光束20的空间重叠并且导致不准确的数据。然而，通过光延迟线实现入射探测光束20a的准确对准是耗时的并且需要特殊的技术培训。