[发明专利]一种多重高频量子拍动力学探测装置及其探测方法

权利要求书

1.一种多重高频量子拍动力学探测装置，其特征在于，包括沿光路设置的光路设计及光学延迟器、量子拍激发器、量子拍探测及其动力学处理器；

光路设计及光学延迟器包括沿光路依次设置的聚焦透镜a(1)、聚焦透镜b(2)、光阑a(3)、衰减器(4)及分束镜(5)；所述聚焦透镜a(1)、聚焦透镜b(2)、光阑a(3)及衰减器(4)相互平行，分束镜(5)与衰减器(4)呈45°夹角放置；平面反射镜a(6)与分束镜(5)平行；分束镜(5)与平面反射镜a(6)、平面反射镜b(7)、平面反射镜c(8)、光阑b(12)、光阑c(13)及平面反射镜d(10)构成一条反射光路；分束镜(5)与直角反射镜(9)、光阑b(12)、光阑c(13)及平面反射镜d(10)构成另一条反射光路；直角反射镜(9)安装在光学延迟线(11)上；

量子拍激发器包括沿光路设置的聚焦透镜c(14)，原子或分子气体容器(15)和聚焦透镜d(16)，平面反射镜d(10)的出射光入射到聚焦透镜c(14)上；

量子拍探测及其动力学处理器包括沿光路设置的平面反射镜e(17)、滤波片(18)、单色仪(19)及光电倍增管(20)，光电倍增管输出的电信号传递给计算机(21)，聚焦透镜d(16)的出射光入射到平面反射镜e(17)上；

所述光路设计及光学延迟器中的光学延迟线(11)与计算机(21)连接。

2.多重高频量子拍动力学的探测方法，按以下步骤进行：

步骤1：打开钛宝石激光放大系统，将激光输出功率调2～3W、脉冲宽度调节至100～120fs，形成激光脉冲；

步骤2：将步骤1形成的激光脉冲通过光路设计及光学延迟器中的聚焦透镜a(1)聚焦在空气中，通过自相位调制获得光谱展宽，然后通过聚焦透镜b(2)准直；

步骤3：步骤2准直后的激光依次通过光阑a(3)和衰减器(4)后，以45°入射角入射在分束镜(5)上，经分束镜(5)作用的激光分为两路，一路依次通过平面反射镜a(6)、平面反射镜b(7)、平面反射镜c(8)、光阑b(12)、光阑c(13)及平面反射镜d(10)反射形成泵浦光路；另一路经直角反射镜(9)、光阑b(12)、光阑c(13)及平面反射镜d(10)构成探测光路；

步骤4：启动计算机，调节光学延迟线(11)控制系统，使泵浦光路和探测光路的光程差在3～5mm之间；调整直角反射镜(9)的空间位置，使直角反射镜(9)上的反射光平行于入射光，同时保证反射光线始终通过光阑b(12)和光阑c(13)；

步骤5：步骤3中泵浦光路和探测光路分别发出的两束激光经量子拍激发器中的聚焦透镜c(14)作用后，共线传播的两束激光光束聚焦到原子或分子气体容器(15)中，使其产生信号光；

步骤6：步骤5产生的信号光和残余激光经聚焦透镜d(16)准直，再经量子拍探测及其动力学处理器中的平面反射镜e(17)反射，通过滤波片(18)过滤残余激光后，进入单色仪(19)的入射狭缝；

步骤7：经单色仪(19)作用后的信号光，从单色仪(19)的出射狭缝射出后，进入光电倍增管(20)，光电倍增管(20)对其进行光电信号转换后，计算机(21)对数据进行采集；

步骤8：提取出光信号强度随脉冲时间延迟的变化过程得到的时域信号，通过对时域信号进行含时傅里叶变换，获得量子拍及其动力学特性。

3.根据权利要求1所述的一种多重高频量子拍动力学探测装置，其特征在于，所述的光阑b(12)、光阑c(13)位于平面反射镜c(8)和平面反射镜d(10)之间；光阑b(12)、光阑c(13)可拆卸。

4.根据权利要求1所述的一种多重高频量子拍动力学探测装置，其特征在于，所述的聚焦透镜a(1)和聚焦透镜b(2)的型号为TLMW-800-45-1025。

5.根据权利要求1所述的一种多重高频量子拍动力学探测装置，其特征在于，所述的平面反射镜的型号为TLMW-800-45-1025。

6.根据权利要求1所述的一种多重高频量子拍动力学探测装置，其特征在于，所述的直角反射镜(9)的型号为TLMW-800-45-1025。

7.根据权利要求1所述的一种多重高频量子拍动力学探测装置，其特征在于，所述的聚焦透镜c(14)和聚焦透镜d(16)的型号为CVI，BICX-25.4-102.4-UV，其焦距为100mm。