[发明专利]一种空间周期连续可调的激光瞬态光栅系统

说明书

本发明公开了一种空间周期连续可调的激光瞬态光栅系统，包括激发激光束，掩膜光栅，滤光装置和连续变焦成像装置。运用本发明所述的一种空间周期连续可调的激光瞬态光栅系统，可在保持所述样品位置不动的情况下，通过调节所有所述第一透镜之间的距离，实现该系统成像倍率的连续变化，即在所述样品上实现空间周期连续可调的激光瞬态光栅，满足一些应用领域中对瞬态光栅的周期进行精细的连续微调控制的需求，该系统结构简单，使用方便，效果良好。

技术领域

本发明涉及激光泵浦探测领域，特别涉及一种空间周期连续可调的激光瞬态光栅系统。

背景技术

激光激发产生的瞬态光栅技术是一项时间分辨技术，两束相互交叉的激光脉冲在样品中产生干涉形成一个空间周期性的激发，可通过其对探测光的衍射来观察其动态变化；当前，瞬态光栅光谱技术已经应用到了很广泛的领域，例如，声波传播、声子极化、热传递、分子扩散、半导体载流子和自旋动力学、电荷密度波以及蛋白质的动力学行为等研究领域。

目前，绝大多数瞬态光栅装置都是利用一块光栅具有较高衍射效率的一阶衍射来产生一对激发激光束，利用衍射光栅可以实现稳定的光学外差探测；最常用的外差瞬态光栅，通过一块相位掩膜光栅将激发光分为激发激光束对，将探测光分为探测激光束和参考光束，这些光束通过一个4f系统后在样品中再次重合，探测光在样品中通过由泵浦激光激发的瞬态光栅而产生的衍射光与从样品中透过的参考光束同轴共线，从而使外差探测得以实现，探测光和参考光之间的相位差可以通过调节探测光光路中置入的玻璃片倾斜角度来控制。

尽管可以通过更换不同频率的掩膜光栅来激发出不同频率的瞬态光栅，然而在一些应用中需要对瞬态光栅的周期进行精细的控制，例如，在声学测量中，希望能够在声子晶体布里渊区边界处进行连续精确的选模激发，或者探寻声学超材料的窄共振。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的现有激光瞬态光栅系统可以通过更换不同频率的掩膜光栅来激发出不同频率的瞬态光栅，但是无法满足一些应用领域中需要对瞬态光栅的周期进行精细的控制的上述不足，提供一种空间周期连续可调的激光瞬态光栅系统。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种空间周期连续可调的激光瞬态光栅系统，包括：

激发激光束，用于激发瞬态光栅；

掩膜光栅，用于对所述激发激光束进行衍射分光，所述激发激光束由所述掩膜光栅的一侧照射到所述掩膜光栅上；

滤光装置，与所述激发激光束分别位于所述掩膜光栅相对的两侧，所述滤光装置包括若干个吸收挡板，所述吸收挡板用于吸收遮挡所述激发激光束的零级衍射光和高阶衍射光，留出所述激发激光束的±1级衍射光，形成激发光束对；

连续变焦成像装置，与所述掩膜光栅分别位于所述滤光装置相对的两侧，所述连续变焦成像装置包括至少三个依次排列设置的第一透镜，相邻两个所述第一透镜的间距可调，所述激发光束对射入所述连续变焦成像装置，并经过所有所述第一透镜折射后出射，最终在样品上汇聚、交叉干涉形成瞬态光栅。

其中，所述第一透镜包括凸透镜、凹透镜、平凸透镜和平凹透镜，所述连续变焦成像装置包括凸-凹-凸或凹-凸-凹两种基本的组合结构，以及在凸-凹-凸或凹-凸-凹这两种基本组合结构上变形、扩展的组合结构，如凸-凹-凸-凹-凸、凹-凸-凹-凸-凹等组合结构。

采用本发明所述的一种空间周期连续可调的激光瞬态光栅系统，可在保持所述样品位置不动的情况下，通过调节所有所述第一透镜之间的距离，实现该系统成像倍率的连续变化，即在所述样品上实现空间周期连续可调的激光瞬态光栅，满足一些应用领域中对瞬态光栅的周期进行精细的连续微调控制的需求，该系统结构简单，使用方便，效果良好。

优选地，所述掩膜光栅为变频掩膜光栅，用于产生不同角度的衍射光。