[实用新型]反向共线瞬态热反射测量系统

说明书

技术领域

本实用新型属于激光技术领域，涉及到超快脉冲激光泵浦探测技术，尤其涉及到基于泵浦探测技术的反向共线瞬态热反射测量系统。

背景技术

随着超快脉冲激光技术的不断发展和成熟，作为研究和测量工具的激光泵浦探测技术在物理、化学、生物等领域也有着越来越重要的应用。在非稳态热学过程中，尤其是在微尺度传热过程中，基于泵浦探测技术发展而来的瞬态热反射法更是一种有效的、非接触式的、无损的方法。

在以往的瞬态热反射测量系统中，主要有以下几种思路：①泵浦光和探测光采用不同的波长，这就需要加入非线性晶体实现激光波长的转换，并加入不同波段的滤光片；②泵浦光和探测光采用共线的方式入射到样品表面，这种方法无法有效地利用样品材料对入射偏振光的反射和吸收特性，且泵浦光对探测光干扰大，获得的信号有较大的背景噪声；③还有就是将泵浦光和探测光独立处理，此方法虽然能够很好地利用材料的吸收和反射特性，但是调节过程复杂，较为不便。

发明内容

技术问题：本实用新型要解决的技术问题是解决测量系统光学元器件较多、调节过分复杂的问题，提高探测信号的信噪比，并兼顾材料的吸收和反射特性，为此，本实用新型提供一种反向共线瞬态热反射测量系统。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种反向共线瞬态热反射测量系统，该系统用于测量待测样品，该系统包括偏振输出脉冲激光器、分束器、波片、第一偏振器、第二偏振器、声光调制器、大直角棱镜、位移平台、第一偏振分束器、第二偏振分束器、光电探测器、第三反射镜、第三凸透镜、第四凸透镜、第二扩束镜和光路截止挡板，待测样品设置在第三凸透镜和第四凸透镜之间，其中，

偏振输出脉冲激光器，用于输出偏振态脉冲激光束；

分束器，用于将偏振输出脉冲激光器输出的偏振态脉冲激光束分成透过该分束器且由波片接收的泵浦光和由该分束器反射且由第三反射镜接收的探测光；

波片，接受通过分束器分成的泵浦光，用于旋转激光束偏振方向；

第一偏振器，接收通过波片旋转偏振方向的泵浦光，使输出泵浦光偏振方向与偏振输出脉冲激光器输出的偏振态脉冲激光束偏振方向垂直；

第一反射镜，接收经第一偏振器的泵浦光并反射该泵浦光；

第一凸透镜，接收并聚焦缩束经过第一反射镜反射的泵浦光；

声光调制器，接收并调制经第一凸透镜聚焦缩束的泵浦光，用于输出调制的泵浦光；

光阑，用于通过已经声光调制器调制的泵浦光，并阻挡其他衍射光；

第一偏振分束器，用于反射通过光阑的已调制的泵浦光；

第一扩束镜，用于接收第一偏振分束器反射的已调制泵浦光，将其光斑放大；

第三凸透镜，用于将通过第一扩束镜的已调制泵浦光汇聚到样品表面；

第四凸透镜，用于将从样品表面反射的已调制泵浦光近似平行入射至第二扩束镜；

第二扩束镜，用于接收通过第四凸透镜的已调制泵浦光，将其光斑缩小；

第二偏振分束器，用于反射通过第二扩束镜的已调制泵浦光，使之入射至光路截止挡板；

光路截止挡板，用于阻挡第二偏振分束器反射的已调制泵浦光；

第三反射镜，用于接收并反射分束器反射出的探测光；

大直角棱镜，利用全反射接收的经过第三反射镜反射的探测光，并改变探测光的光路路方向，使探测光的光路方向改变180度；

位移平台，其移动方向和第三反射镜入射至大直角棱镜的方向平行；

第二反射镜，用于反射通过大直角棱镜的探测光；

第二偏振分束器，还用于透过第二反射镜反射的探测光；

第二扩束镜，还用于接收透过第二偏振分束器的探测光，将其光斑放大；

第四凸透镜，还用于将通过第二扩束镜的探测光到样品表面；

第三凸透镜，还用于将从样品表面反射的探测光近似平行入射至第一扩束镜；

第一扩束镜，还用于接收通过第三凸透镜的偏振探测光，将其光斑缩小；

第一偏振分束器，还用于接收通过第一扩束镜的探测光，使之透过并入射至第二偏振器；

第二偏振器，还用于接收透过第一偏振分束器的探测光，并过滤掉和探测光偏振方向不同的杂散光。

优选的，所述偏振输出脉冲激光器是波长700～900nm的钛宝石飞秒激光器，重复频率76MHz，脉冲宽度约100fs。

优选的，所述分束器采用约90％透过、10％反射的分束器。

优选的，波片采用二分之一波片。

优选的，第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜采用45度全反镜。