[发明专利]同步监测泵浦光斑与样品表面微结构的装置及调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种过程监测技术，特别涉及一种同步监测泵浦光斑与样品表面微结构的装置及调整方法。

背景技术

微结构材料是通过化学物理等手段使材料表面具有微米量级的准尖峰结构形貌的材料，这种微结构材料由于具有高吸收，对红外波段有很好响应等光学物理性质被广泛应用于能源、传感器等方面。微结构材料的制备与研究已经成为物理、化学、电子等诸多学科领域学者所共同关注的焦点。这种表面微构造的材料在遥感、光通讯、太阳能电池、红外传感器以及微电子等领域都具有重要的潜在应用价值。微结构材料及其器件的制备已经成为目前信息技术发展的主要方向之一。

目前，这种表面微构造材料的制备系统通常都比较简单，不具备同时监测泵浦光斑与样品表面微结构的功能，不能有效地监测材料制备过程中的表面微结构的形成过程也不能保证激光的泵浦光斑在制备过程中一直保持正常。

一般观察泵浦光斑的方法，就是用CCD放在光路中进行观测，而在实验的过程中是无法对泵浦光斑进行观测的，当激光器有所变动的时候，只能中止实验将CCD放进光路中观测泵浦光斑，十分繁琐，对实验的连续性十分不利。而一般观测样品表面微结构的方法，是在样品加工完成之后，将样品取出，再通过扫描电子显微镜等工具对其表面微结构进行观测，但是无法在实验过程中对样品的微结构进行实时的观测，样品取出，其微结构是否有所改变也不得而知。

总的来说，目前制备表面微构造材料的系统过于简单，如果在实验中激光器有所变化，需要观察其泵浦光斑，实验装置的调整十分繁琐，而且对实验的连续性十分不利；而且目前无法在实验的过程中观测样品的表面微结构，对其表面微结构的形成过程没有直观地记录和观察。基于实验上的各种不便捷性，目前还没有可同步监测泵浦光斑和样品表面微结构的装置出现。 

发明内容

本发明是针对制备表面微构造材料的系统过于简单，生产控制若需要观察泵浦光斑与样品表面微结构则十分繁琐的问题，提出了一种同步监测泵浦光斑与样品表面微结构的装置及调整方法，采用CCD、带有旋转底座的分束片和三个反射镜，通过调节旋转分束片，即可实现监测泵浦光斑以及监测反射型与透射型材料表面微结构实验装置之间的快速便捷转换。

本发明的技术方案为：一种同步监测泵浦光斑与样品表面微结构的装置，包括激光光源，隔离器，透镜，旋转底座，分束片，衰减片，CCD图像传感器，样品台，二维步进电机，第一反射镜，第二反射镜，第三反射镜，光垃圾桶；分束片固定在旋转底座上，可随旋转底座旋转角度，样品台固定在二维电机上；激光光源发出的激光沿水平方向依次经过隔离器、透镜、分束片聚焦样品台上，分束片下方，与激光垂直方向依次排衰减片和CCD图像传感器，经分束片反射激光垂直向上依次经过第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜后光反射回样品背面，光垃圾桶为移动件，用于遮挡光路。

所述二维电机选用左右和上下移动的二维步进电机。

同步监测泵浦光斑与样品表面微结构的装置调整方法，包括同步监测泵浦光斑与样品表面微结构的装置，具体包括如下调整步骤：

1）监测泵浦光斑：转动旋转底座将分束片转至与入射激光成45度夹角处，将光垃圾桶放置在样品台前，激光通过分束片，一部分光束被反射经衰减片进入CCD图像传感器，通过CCD图像传感器监测捕捉泵浦光斑，另一部分光束透过分束片进入光垃圾桶中；

2）反射型材料的表面微结构监测：转动旋转底座将分束片转至与入射激光成135度夹角处，用光垃圾桶挡在分束片正上方，第一反射镜前；激光通过分束片，一部分光束透过分束片打在样品台上的样品上；部分激光被反射回来，经分束片反射后再经衰减片进入CCD图像传感器，通过CCD图像传感器监测采样样品表面微结构；另一部分光束将透过分束片进入隔离器；

3）透射型材料的表面微结构监测：移出光垃圾桶，转动旋转底座将分束片转至与入射激光成135度夹角处，激光通过分束片，一部分光束透过分束片打在样品台上的样品上，另一部分光束则被反射到第一反射镜上，再经第二反射镜和第三反射镜，最终将这部分光束反射至样品的背面，透过样品再次被分束片反射经衰减片进入CCD图像传感器，通过CCD图像传感器监测采样样品表面微结构，多余光进入隔离器。

本发明的有益效果在于：本发明同步监测泵浦光斑与样品表面微结构的装置及调整方法，构成简单，容易操作。在实际操作过程中，只需要依据实际实验情况调整分束片的位置，就可实现监测泵浦光斑与样品表面微结构实验装置的调整，从而实现监测泵浦光斑与反射及透射型样品表面微结构实验装置之间的快速转换。