[发明专利]一种偏振泵浦探测装置

说明书

本发明公开了一种偏振泵浦探测装置，包括：激光产生组件、泵浦激光调节组件、探测激光调节组件、第一偏振器、第二偏振器、第二分束器、第三分束器、合束器、第一偏振检测器、第二偏振检测器、滤光器和探测模块。本发明具有集偏振分辨、微区探测和宽谱探测为一体，可测量微米量级大小的纳米材料，分辨材料的各个晶体方向的光学性能，对材料中的激发态载流子同时实现超快时域和光谱域的动力学研究的优点。

技术领域

本发明设计超快动力学领域，尤其涉及一种偏振泵浦探测装置，特别适合用于光学材料载流子、声子和分子的驰豫特性计量，超快光谱、相移色散计量和材料工程中，以及光学材料，特别是纳米材料的超快动力学研究中。

背景技术

具有独特优异性能的纳米材料在发光二极管（LED）、激光器、太阳能电池、自旋和能谷电子学等领域有广泛的研究及应用。

材料的瞬态吸收动力学过程直接决定了材料器件的工作原理、结构设计以及最终性能。通常通过泵浦探测技术来测量材料的瞬态吸收光谱，一般有两种测量系统。在第一种系统中，泵浦光采用飞秒单色光，探测光采用飞秒超连续谱白光，两束光以非同轴方式，由标准透镜聚焦到样品表面上同一点。由泵浦光来激发样品中基态电子，通过探测不同时刻的探测光的透过率或反射率来测算该时刻下激发态电子的数目及能量分布，两束光的延迟通过调节光程差获得。

已知第一种系统的缺点在于，由于泵浦光和探测光采用非同轴方式入射，不能通过物镜聚焦，只能通过各自的透镜聚焦，光斑大小至少在百微米量级，不能实现一微米大小的微区测量。

在第二种系统中，泵浦光和探测光都采用飞秒单色光，两束光通过二向色镜合束之后，由显微物镜聚焦到样品表面上同一点。通过泵浦光激发样品中的基态电子，通过探测不同时刻的探测光透过率或反射率来测算该时刻下特定能量的激发态电子的数目，两束光的延迟通过调节光程差获得。

已知第二种系统的缺点在于，首先，由于采用单色的探测光，不能获得不同时刻下激发态载流子的能量分布，缺乏对载流子能量转移、电荷转移等过程的直观探测；其次，探测光和泵浦光的合束片采用二向色镜或分光片，这些片子对s和p偏振光的透射或反射的相位及强度都有所改变，无法精确实现偏振探测。

当下针对纳米材料超快光谱探测的相关研究需求巨大，传统泵浦探测技术无法满足测量需求。能够针对纳米材料的特殊需求，集合偏振分辨、微区探测和宽谱探测为一体的瞬态吸收谱测量技术研究有着重要的意义。

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，本发明提供一种集偏振分辨、微区探测和宽谱探测为一体，可测量微米量级大小的纳米材料，分辨材料的各个晶体方向的光学性能，对材料中的激发态载流子同时实现超快时域和光谱域的动力学研究的偏振泵浦探测装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种偏振泵浦探测装置，包括：激光产生组件、泵浦激光调节组件、探测激光调节组件、第一偏振器、第二偏振器、第二分束器、第三分束器、合束器、第一偏振检测器、第二偏振检测器、滤光器和探测模块；

所述激光产生组件用于产生泵浦激光和探测激光；

所述泵浦激光调节组件用于调节所述泵浦激光的参数；

所述探测激光调节组件用于调节所述探测激光的参数，生成具有超连续谱的探测激光；

所述第二分束器用于从所述探测激光中分出一路探测参考激光；

所述第一偏振器用于调整所述泵浦激光的偏振状态；

所述第二偏振器用于调整所述探测激光的偏振状态；

所述第三分束器用于反射所述探测激光，并透射待测样品的反射光；

所述第一偏振检测器用于对所述反射光进行检偏；