[发明专利]一种高空间分辨的泵浦-探测微区测量装置、系统及方法

说明书

本发明公开了一种高空间分辨的泵浦‑探测微区测量装置、系统及方法，装置包括：激光器、分光器、泵浦激光调节组件、探测激光调节组件、合束器、微区测量组件和光强探测组件；泵浦激光调节组件用于对两束激光中的一束进行调节，得到泵浦激光；探测激光调节组件用于对两束激光中的另一束进行调节，得到探测激光；合束器用于对泵浦激光和探测激光合进行合束；微区测量组件用于在测量前通过显微方式定位待测样品的测量位置，并聚焦泵浦激光和探测激光，对待测样品进行探测；光强探测组件用于探测探测激光的光强和待测样品的透射激光的光强。可提供高空间分辨率的待测样品微区光学图像和探测图像，具有良好的成像效果和线性效果等优点。

技术领域

本发明涉及泵浦-探测领域，尤其涉及一种高空间分辨的泵浦-探测微区测量装置及系统，其被用在半导体材料及光学材料参数计量，光谱，相移色散计量和材料工程中，在半导体材料，特别是半导体材料的载流子输运特征可视化探测研究中。

背景技术

瞬态光谱可以为我们提供稳态光谱所不能提供的材料载流子激发与弛豫过程信息。许多中间态的产生与湮灭必须借助瞬态光谱信息进行表征与确定。对半导体材料与光学材料而言，在泵浦激光的激励下，光生载流子的输运过程往往是超快的动力学过程，普通的稳态光谱方法难以捕捉，只能使用瞬态光谱的方式进行研究。具有优秀载流子输运特征的半导体材料被广泛运用于制造场效应晶体管（FET）、激光器、发光二极管（LED）等器件。

随着激光锁模技术的发展，激光脉冲被压缩至飞秒量级。使用飞秒量级的超短脉冲激光，我们可以探测许多未知的物质内部变化的超快动力学过程。基于超短脉冲激光的瞬态吸收光谱的泵浦-探测技术为我们提供了研究物质内部变化的瞬态信息的强大工具，有助于帮助我们了解微观世界的更详细信息。

4f系统是一种特殊的光学系统，当输入两束相干偏振光时，经过特殊的光学装置、余弦光栅等，使输入的光产生衍射。利用4f系统对飞秒脉冲激光进行整形，可以使得激光光斑大小逼近其衍射极限，最大化的提高成像的分辨率。

要想全面了解材料被激光激发后的载流子输运过程，首先必须能够精确获得被探测区域的光学图像，用以与瞬态光谱信息进行对比研究。而现有的泵浦—探测系统对待测样品进行扫描探测前，只能粗略的确定扫描位置，在扫描完成后也只能根据扫描结果大致确定扫描区域。

采用微区的方法，不仅能够获得材料被表征前的光学图像，还能指定需要标志的材料范围区域，为精确研究材料在特定条件、结构下的瞬态光谱信息提供了方法。

因此有必要设计一种高空间分辨的泵浦-探测微区测量方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种能够提供具有高空间分辨率的待测样品微区光学图像和可视化后的探测图像，具有良好的成像效果和线性效果，能够满足对待测样品探测区域的精确控制，满足探测成像与光学图像进行对比的需求，具有高测量精度与高稳定性的高空间分辨的泵浦-探测微区测量装置、系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种高空间分辨的泵浦—探测微区测量装置，包括：激光器、分光器、泵浦激光调节组件、探测激光调节组件、合束器、微区测量组件和光强探测组件；

所述激光器用于产生激光；

所述分光器用于将所述激光分为两束；

所述泵浦激光调节组件用于对所述两束激光中的一束进行调节，得到泵浦激光；

所述探测激光调节组件用于对所述两束激光中的另一束进行调节，得到探测激光；

所述合束器用于对所述泵浦激光和探测激光合进行合束；

所述微区测量组件用于在测量前通过显微方式定位待测样品的测量位置，并聚焦所述泵浦激光和探测激光，对所述待测样品进行探测；