[发明专利]降频同步超快瞬态吸收测试系统

说明书

本发明涉及样品光学检测领域，具体地说是一种降频同步超快瞬态吸收测试系统，脉冲激光光源发出的光束经分束片分成探测光束和泵浦光束，探测光束经白光发生装置后聚焦于被测试样品，透射过被测试样品的探测光束聚焦后射入光谱仪中，光谱仪、信号采集卡和控制系统依次串联，泵浦光束经过斩波器和回射器后射入激光波长变换装置中，且激光波长变换装置射出的光束聚焦于被测试样品上与探测光束重合位置处，脉冲激光光源和斩波器分别与斩波器控制器相连，斩波器控制器、数字延迟脉冲发生器、信号采集卡依次串联，且数字延迟脉冲发生器输出信号频率为斩波器输出光束频率2倍。本发明可实现降频同步获得高信噪比的超快瞬态吸收测试结果。

技术领域

本发明涉及样品光学检测领域，具体地说是一种降频同步超快瞬态吸收测试系统。

背景技术

在一般的超快瞬态吸收测试系统中，脉冲激光器产生光谱中心为800nm、重复频率为1kHz的脉冲激光，经分束系统分为2束，分别为泵浦光束与探测光束，其中探测光束经非线性系统扩展至所需要的探测波长，泵浦光束利用非线性效应改变波长至样品的特征吸收峰。在测试过程中，泵浦光束经过斩波器后降频为500Hz，泵浦光束在传播过程中经过线性平移台，该线性平移台可以改变泵浦光到达被测试样品的光程，探测光束与泵浦光束重合于被测试样品，光谱仪接收透过被测试样品的探测光束，超快瞬态吸收测试结果可表示为:

ΔA(λ)＝-log(I(λ)_pumped/I(λ)_unpumped)

其中I(λ)_pumped为被测试样品被泵浦光束脉冲激发情况下透射过被测试样品的探测光束光强度，I(λ)_unpumped为被测试样品在无泵浦光束脉冲激发情况下透射过被测试样品的探测光束光强度。测试过程中，同步模块通过采集斩波器的相位信息，并结合探测光束的相位信息，使数据采集与处理模块获得泵浦光束激发被测试样品情况，从而准确获得光谱仪收集的每个透射探测光束脉冲透射过被测试样品时样品所受激发光束的激发情况。

但在某些测量情况下，被测试样品对探测光束的透过率极低，采用一般的超快瞬态吸收测试方法，每个测量阶段光谱仪只能收集透射探测光束一个脉冲的光强信息，这使得光谱仪接收到的透射探测光束光强极低，通过超快瞬态吸收信号强度计算公式可知获得的超快瞬态吸收信号强度极低，信噪比很差，这严重影响了实验精度与实验准确性，同时由于信号量过小，需采用多次测量求平均的方法来消除噪声影响，这使得测试周期大大加长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降频同步超快瞬态吸收测试系统，当被测试样品对探测光束透过率极低时，可以实现降频同步，在时间上对探测光束进行积分，在不改变原始激光系统的前提下，获得高信噪比的超快瞬态吸收测试结果，测量精度高，测试周期短。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种降频同步超快瞬态吸收测试系统，包括脉冲激光光源、分束片、白光发生装置、光谱仪、斩波器、斩波器控制器、线性平移台、回射器、激光波长变换装置、数字延迟脉冲发生器、信号采集卡和控制系统，脉冲激光光源发出的光束经分束片后分成探测光束和泵浦光束，其中探测光束经过白光发生装置后聚焦于被测试样品)处，透射过被测试样品的探测光束聚焦后入射至光谱仪中，所述光谱仪、信号采集卡和控制系统通过线路依次串联，泵浦光束经过斩波器以及设于线性平移台上的回射器后射入激光波长变换装置中，且所述激光波长变换装置射出的光束聚焦于被测试样品上与所述探测光束重合位置处，所述脉冲激光光源和斩波器分别通过线路与斩波器控制器相连，所述斩波器控制器、数字延迟脉冲发生器、信号采集卡通过线路依次串联，且数字延迟脉冲发生器输出信号频率为斩波器输出光束频率2倍。

探测光束经第一反射镜反射后射入白光发生装置，且由所述白光发生装置射出的光束依次经第一凹面镜、第二反射镜、第二凹面镜反射后聚焦于被测试样品处。

透射过被测试样品的探测光束依次经第三凹面镜反射和第一聚焦镜聚焦后入射至光谱仪中。