[发明专利]一种双线阵光谱探测装置及泵浦探测系统

说明书

本发明实施例公开了一种双线阵光谱探测装置及泵浦探测系统。其中，该双线阵光谱探测装置，包括：第一分束器，用于将原始探测光分成两束光，分别作为目标探测光和参考光；样品，目标探测光与泵浦光照射到样品的同一位置，参考光与泵浦光照射到样品的位置不同；色散模块；双线阵光学探头，经色散模块色散处理后的目标探测光和参考光分别照射至双线阵光学探头的位置不同的两个感光区；处理模块，与双线阵光学探头连接，处理模块用于根据双线阵光学探头探测到的参考光光谱和目标探测光光谱，获取样品的扣除探测光波动后的泵浦探测光谱。本发明实施例提供的技术方案可以扣除泵浦探测光谱中目标探测光自身的波动，从而提高信噪比。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种双线阵光谱探测装置及泵浦探测系统。

背景技术

超快激光光谱学，是应用光谱学的理论和方法探究超短极限时间尺度内物质运动和变化过程的一门学科。瞬态吸收光谱、二维电子光谱等是超快光谱学的典型应用形式。它们的应用非常广泛，被越来越多的科研单位与企业掌握。

在超快激光光谱的测量中，一般采用泵浦探测的方法，一般需要一束或多束泵浦光激发样品，用探测光以外差检测的方法检测信号，使用与激光器同步的光谱仪检测样品被泵浦光激发和未被激发时，透过样品或样品反射的探测光的变化，以获得样品的激发态的动力学信息。

在实际测量时，超快激光光谱信号中会伴随噪声，其最主要来源为探测光的波动。由于脉冲光源出光的光强和方向的波动，光学参量放大时的波动，空气的扰动，光学元件的振动等，探测光中会产生一定的波动，为测量引入噪声。

为了减小噪声，超快激光光谱一般采用相邻脉冲检测的方式。泵浦光的重复频率为探测光重复频率的一半，使用与探测光频率同步的光谱仪依次探测每一个探测光脉冲。由于相邻的两个探测光脉冲之间的波动较小，计算相邻两个脉冲的探测光的变化获得泵浦探测信号再多次平均，可以一定程度上减小因探测光的波动导致的噪声。进一步提升脉冲光源的重复频率和光谱仪的探测速率，采用高重频的脉冲光源和高速的光谱仪，可以在相同的时间内更多次平均，有效减小噪声。

但是，对于探测光波动幅度较大的波段，以上方法发挥的作用仍十分有限。

发明内容

本发明实施例提供一种双线阵光谱探测装置及泵浦探测系统，通过使用第一分束器将原始探测光分为两束，一束作为目标探测光，检测超快激光光谱信号，另一束作为参考光，反应当前探测光的波动情况，二者均通过样品后被色散处理后，被双线阵光学探头探测，处理模块根据测量的参考光，获取探测光自身的波动造成的噪声，并将其从探测光的泵浦探测信号中扣除，从而能够有效地减小噪声，尤其是对于波动幅度较大的探测光波段效果显著。

第一方面，本发明实施例提供了一种双线阵光谱探测装置，包括：

第一分束器，用于将原始探测光分成两束光，分别作为目标探测光和参考光；

样品，目标探测光与泵浦光照射到样品的同一位置，参考光与泵浦光照射到样品的位置不同；

色散模块，用于同时对照射至样品后透过或反射的目标探测光和参考光分别进行色散；

双线阵光学探头，包括位置不同的第一感光区和第二感光区，经色散模块色散处理后的目标探测光照射至第一感光区，经色散模块色散处理后的参考光照射至第二感光区；

处理模块，与双线阵光学探头连接，处理模块用于根据双线阵光学探头探测到的色散处理后的参考光光谱和目标探测光光谱，获取样品的扣除探测光波动后的泵浦探测光谱。

进一步地，处理模块用于根据双线阵光学探头探测到的色散处理后的参考光光谱，获取目标探测光的波动值；并根据双线阵光学探头探测到的色散处理后的目标探测光光谱和目标探测光的波动值，获取样品的扣除探测光波动后的泵浦探测光谱。