[实用新型]一种显微可视化抽运探测热反射系统

说明书

技术领域

本实用新型属于热导率测试技术，涉及超短激光脉冲抽运探测技术，尤其涉及一种显微可视化抽运探测热反射系统。

背景技术

微纳结构材料已广泛地运用于微电子、光电子等领域，而这些微器件在工作时将产生极高的热流密度，热堆积将直接影响到此类器件的工作效率以及可靠性。解决上述微器件散热问题极为迫切，这需要对组成上述微器件的微纳结构材料的热输运性质进行准确表征，以便揭示其热输运机理。在研究超快热输运过程，常常需要借助超短脉冲激光抽运探测技术。在传统的超短激光脉冲抽运探测系统中，样品的测量位置只能粗略的估计，这导致传统的测量系统只能对结构简单、表面性质均一的样品进行热导率表征，而对于微电子、光电子等领域大量具有微观结构样品不同区域或结构的热导率精密表征存在极大的困难。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供了一种显微可视化抽运探测热反射系统，以解决现有技术中存在的问题。

(二)技术方案

本实用新型提供了一种显微可视化抽运探测热反射系统，脉冲激光器发出的线偏振激光经过第一1/2波片后由第一偏振分光棱镜分为两束，分别为激光束一和激光束二；激光束一通过第一偏振分光棱镜沿原线偏振激光传输方向继续传输，依次经过激光倍频模块、短波通滤光片、激光调制器、短波反射镜后到达电控冷光镜；激光束二依次经过长波反射镜、直角反射镜、第二1/2波片、第二偏振分光棱镜、1/4波片后到达电控冷光镜；激光束一与激光束二汇合后经过物镜到达样品固定架，激光束二经过样品固定架上的样品反射后依次通过物镜、电控冷光镜、1/4波片、第二偏振分光棱镜、凸透镜后由分束镜分为两束，分别为激光束三和激光束四；激光束三到达光电探测器，光电探测器与锁相放大器连接；激光束四到达数字摄像机，数字摄像机与计算机连接。

优选地，所述电控冷光镜，用于反射激光束一，透射激光束二，使激光束一与激光束二混合并调节混合光束通过物镜后聚焦光斑的相对位置。

优选地，信号发生器连接激光调制器，激光调制器将信号发生器的输出信号加载至激光束一。

优选地，所述计算机通过计算机视觉算法识别出数字摄像机拍摄图像中的抽运与探测光斑，控制电控冷光镜发生角度偏转，改变抽运光斑的位置，使抽运与探测光斑精确重合。

优选地，所述激光调制器为电光调制器、声光调制器或斩波器光强调制设备。

优选地，所述直角反射镜的反射平行度优于5arc sec。

优选地，所述电控冷光镜的角度调节精度优于1微弧度。

优选地，所述分束镜的分光比例为50∶50。

优选地，数字摄像机的感光元件位于凸透镜的焦平面位置，物镜与凸透镜构成光学共轭关系，物镜、凸透镜、数字摄像机及计算机共同构成显微可视化子系统。

优选地，通过锁相放大器采集的数据计算样品热导率。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本实用新型的显微可视化抽运探测热反射系统具有以下有益效果：

本实用新型在光电探测器前加入分束镜，将样品表面反射的光线反射至数字摄像机，凸透镜与物镜为光学共轭关系，样品表面可在数字摄像机感光元件上成实像从而被拍摄，数字摄像机拍摄的图像通过计算机实时显示，物镜、凸透镜、数字摄像机及计算机共同构成显微可视化子系统；计算机识别出数字摄像机拍摄图像中的抽运与探测光斑，控制电控冷光镜发生角度偏转，改变抽运光斑的位置，使抽运与探测光斑精确重合，可以消除由于环境温度变化，光学元件应力以振动引起的光斑重合度降低问题，现有技术中该过程通常由人工完成，效率和精确度低，而本实用新型通过计算机控制实现实时光斑重合度控制，自动化程度高，控制精度大为提高，通过该系统可以实时观察样品表面的微观结构，实现测量位置的精密控制和微观结构热导率的精密测量。

附图说明

图1为本实用新型实施例的显微可视化抽运探测热反射系统结构示意图。

符号说明

1-脉冲激光器；2-第一1/2波片；3-第一偏振分光棱镜；4-激光倍频模块；5-短波通滤光片；6-激光调制器；7-信号发生器；8-短波反射镜；9-线性移动台；10-直角反射镜；11-计算机；12-长波反射镜；13-数字摄像机；14-光电探测器；15-分束镜；16-凸透镜；17-锁相放大器；18-电控冷光镜；19-第二1/2波片；20-第二偏振分光棱镜；21-1/4波片；22-三维移动台；23-样品固定架；24-物镜。

具体实施方式