[实用新型]一种飞秒时间分辨吸收光谱探测系统

说明书

本实用新型公开了一种飞秒时间分辨吸收光谱探测系统，其中，激光脉冲光源发射的飞秒脉冲光经第一分束片分束，其中一束作为泵浦光，其经第一倍频BBO晶体后产生倍频脉冲光，然后经第一透镜聚焦后传输至被测样品的表面；另一束再经第二分束片分成第一、二分束光，第一分束光经第二倍频BBO晶体产生倍频脉冲光，经过第一反射镜、第二透镜和第一带孔平面镜后传输至第三倍频BBO晶体，第二分束光经超连续白光产生组件产生超连续白光，然后穿过第一带孔平面镜后传输至第三倍频BBO晶体，并与倍频脉冲光重叠从而产生放大的白光，再经第三分束片分束，一束进入探测器，另一束作为探测光和参考光，被光谱仪收集。本实用新型可以提高系统光谱信号的探测灵敏度。

技术领域

本实用新型涉及光谱测量技术领域，特别涉及一种飞秒时间分辨吸收光谱探测系统。

背景技术

飞秒时间分辨吸收光谱是一种泵浦-探测技术，其原理是用一束光作为泵浦光激发样品，将基态的粒子泵浦到激发态，然后用另一束光作为探测光，探测激发态能级上粒子数随时间的变化。该技术已被广泛应用于化学、物理、材料、生物等众多领域的科学研究。

光谱信号的信噪比是飞秒时间分辨光谱技术的一个关键技术指标，它直接影响该技术的应用范围。以聚合物太阳能电池为例，飞秒时间分辨吸收光谱技术是研究其光电转换机制的重要手段。在太阳能电池实际工作条件下(1sun条件)，激子湮灭效应是可以忽略的，但在较高的激发光密度下，激子湮灭则很容易出现，造成时间分辨光谱的研究结果不能反映太阳能电池在实际工作条件下的物理过程。因此，在实验过程中，需要尽量降低激发光密度，但激发光密度的降低，会同时降低时间分辨光谱的信号强度，这就要求飞秒时间分辨吸收光谱系统有较高的探测灵敏度。此外，生物学、光化学等众多领域的研究对该技术的灵敏度也有较高要求。

光电探测器(如CCD、光电二极管)是飞秒时间分辨光谱装置的重要组成部分，它用来探测系统探测光信号的变化。当探测光强度较小时，光电探测器自身的噪音会对探测光信号产生干扰，成为影响飞秒时间分辨吸收光谱信号灵敏度的重要因素。当前，利用飞秒脉冲光激发非线性介质(如超纯水、蓝宝石等)产生超连续白光，是产生飞秒时间分辨吸收光谱探测光的主要方式，但该方式产生的白光信号往往较弱，成为限制其灵敏度的重要原因。因此，如何提高探测光信号的强度，进而提高飞秒时间分辨吸收光谱的灵敏度，是当前急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种飞秒时间分辨吸收光谱探测系统，该系统可以产生高强度、宽波段的探测光，以提高探测光强度，进而提高信号的探测灵敏度。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种飞秒时间分辨吸收光谱探测系统，用于探测被测样品激发态粒子数随时间的变化过程，所述系统包括：激光脉冲光源(1)、第一分束片(2)、第一倍频BBO晶体(4)、第一透镜(9)、第二分束片(15)、第二倍频BBO晶体(16)、第一反射镜(17)、第二透镜(18)、超连续白光产生组件、第一带孔平面镜(25)、第三倍频BBO晶体(26)、第三分束片(28)、探测器(40)和光谱仪(41)，其中，

激光脉冲光源(1)用于发射飞秒脉冲光，第一分束片(2)和第二分束片(15)沿着激光脉冲光源(1)所发射的飞秒脉冲光传输路径依次设置，飞秒脉冲光经第一分束片(2)后分为两束飞秒脉冲光，其中一束作为泵浦光，另一束再经第二分束片(15)分成第一分束光和第二分束光；

第一倍频BBO晶体(4)、第一透镜(9)和被测样品沿着泵浦光传输路径依次设置，由第一分束片(2)分束的飞秒脉冲光经第一倍频BBO晶体(4)后产生倍频脉冲光并作为泵浦光，泵浦光经第一透镜(9)聚焦后传输至被测样品的表面；