[发明专利]基于圆二向色性暗场非线性热波共焦显微测量装置与方法

权利要求书

1.一种基于圆二向色性暗场非线性热波共焦显微测量装置，其特征在于，包括时分复用圆偏光产生模块、热波探测光整形模块、热波泵浦光产生模块、光束照明模块和暗场非线性热波探测模块，

所述时分复用圆偏光产生模块通过偏振光栅将偏振激光分为左旋圆偏光和右旋圆偏光，所述左旋圆偏光和所述右旋圆偏光分别经声光调制器调制后，进入光纤耦合器耦合，得到耦合的光束；

所述热波探测光整形模块用于将所述耦合的光束整形成环形光；

所述热波泵浦光产生模块用于产生热波泵浦光，所述热波泵浦光具有和所述左旋圆偏光以及所述右旋圆偏光相同强度的分量；

所述光束照明模块利用所述环形光和所述热波泵浦光合束后的光束对待测样品进行扫描，得到扫描后的光束；

所述暗场非线性热波探测模块用于过滤出所述扫描后的光束中的热波散射光，所述热波散射光经探测后得到暗场热波信号，对所述暗场热波信号进行解调得到圆二向色性暗场热波成像结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于圆二向色性暗场非线性热波共焦显微测量装置，其特征在于，所述时分复用圆偏光产生模块按照光线传播方向依次包括：激光器一(1)、半波片一(2)、偏振光栅(3)，所述偏振光栅(3)用于分光产生左旋圆偏光和右旋圆偏光，所述左旋圆偏光的光路依次包括：反射镜一(4)、声光调制器一(6)、光纤准直镜一(8)，所述右旋圆偏光的光路依次包括反射镜二(5)、声光调制器二(7)、光纤准直镜二(9)；所述左旋圆偏光的光路和所述右旋圆偏光的光路输出的光束经光纤耦合器(10)耦合后，由光纤准直镜三(11)传播至所述热波探测光整形模块。

3.根据权利要求2所述的一种基于圆二向色性暗场非线性热波共焦显微测量装置，其特征在于，所述声光调制器一(6)和所述声光调制器二(7)，用于将所述左旋圆偏光和所述右旋圆偏光调制成脉冲形式，周期为t，其中，所述左旋圆偏光和所述右旋圆偏光延时t/2。

4.根据权利要求1所述的一种基于圆二向色性暗场非线性热波共焦显微测量装置，其特征在于，所述热波探测光整形模块按照光线传播方向依次包括：反射镜三(12)、扩束器(13)、孔径光阑一(14)和锥透镜组(15)。

5.根据权利要求4所述的一种基于圆二向色性暗场非线性热波共焦显微测量装置，其特征在于，所述锥透镜组(15)由两个锥透镜组成，两个锥透镜以背对背方式安装。

6.根据权利要求1所述的一种基于圆二向色性暗场非线性热波共焦显微测量装置，其特征在于，所述热波泵浦光产生模块按照光线传播方向依次包括：激光器二(16)、斩波器(17)、半波片二(18)、偏振片(19)和二向色镜(20)；所述斩波器(17)用于对所述激光器二(16)射出的热波泵浦光进行调制，调制频率为f，所述二向色镜(20)将经调制的所述热波泵浦光和所述环形光合束后传播至所述光束照明模块。

7.根据权利要求1所述的一种基于圆二向色性暗场非线性热波共焦显微测量装置，其特征在于，所述光束照明模块按照光线传播方向依次包括：孔径光阑二(21)、非偏振分束器(22)、物镜(23)、待测样品(24)和三维载物台(25)；所述待测样品反射的扫描后的光束依次经所述物镜(23)、所述非偏振分束器(22)反向传播至所述暗场非线性热波探测模块。

8.根据权利要求1所述的一种基于圆二向色性暗场非线性热波共焦显微测量装置，其特征在于，所述暗场非线性热波探测模块按照光线传播方向依次包括：滤光片(26)、孔径光阑三(27)和收集透镜(28)、单模光纤(29)、光电探测器(30)和锁相放大器(31)，所述锁相放大器(31)的探测频率为2f，积分时间为T，其中，T2/f。

9.根据权利要求1所述的一种基于圆二向色性暗场非线性热波共焦显微测量装置，其特征在于，解调过程为根据所述左旋圆偏光和所述右旋圆偏光的占空比分别提取所述热波散射光中所述左旋圆偏光和所述右旋圆偏光照明下的热波暗场数据，作差后得到圆二向色性暗场热波成像结果。

10.一种基于圆二向色性暗场非线性热波共焦显微测量方法，其特征在于，基于权利要求1-9任一所述的一种基于圆二向色性暗场非线性热波共焦显微测量装置，具体步骤包括：

S1、通过所述时分复用圆偏光产生模块将偏振激光分为左旋圆偏光和右旋圆偏光，将其调制成脉冲波后进行耦合；

S2、所述热波探测光整形模块将耦合的光束整形成环形光；

S3、通过所述热波泵浦光产生模块生成热波泵浦光，所述热波泵浦光具有和所述左旋圆偏光以及所述右旋圆偏光相同强度的分量；

S4、所述环形光和所述热波泵浦光合束后通过所述光束照明模块对待测样品进行扫描，得到扫描后的光束；

S5、所述扫描后的光束经所述暗场非线性热波探测模块过滤后，得到热波散射光，根据所述热波散射光得到暗场热波信号，并对所述暗场热波信号进行解调，得到圆二向色性暗场热波成像结果。