[发明专利]一种超快时间分辨瞬态反射光谱仪

权利要求书

1.一种超快时间分辨瞬态反射光谱仪，其特征在于，包括飞秒激光光源、分束镜、泵浦光系统、探测光系统、光电探测器和计算机；

所述飞秒激光光源用于生成飞秒脉冲激光，并将所述飞秒脉冲激光发送至所述分束镜；

所述分束镜用于将所述飞秒脉冲激光分为第一脉冲激光和第二脉冲激光，并将所述第一脉冲激光发送至所述泵浦光系统，将所述第二脉冲激光发送至所述探测光系统；

所述泵浦光系统用于接收所述第一脉冲激光，对所述第一脉冲激光进行倍频处理得到半波长泵浦光，并将所述半波长泵浦光聚焦至样品表面；

所述探测光系统用于对所述第二脉冲激光进行延迟处理，得到全波长探测光，并在所述半波长泵浦光聚焦至样品表面后将所述全波长探测光聚焦至样品上；

所述光电探测器用于接收样品表面的瞬态反射率光信号，并传输至所述计算机；

所述计算机用于对瞬态反射率光信号进行分析处理，得到样品表面的瞬态反射率变化。

2.根据权利要求1所述的超快时间分辨瞬态反射光谱仪，其特征在于，所述分束镜的按8:2的分光比将飞秒脉冲激光分为第一脉冲激光和第二脉冲激光。

3.根据权利要求1所述的超快时间分辨瞬态反射光谱仪，其特征在于，所述泵浦光系统包括光学斩波器、λ/2波片、第一反射镜、BBO晶体、第一聚焦透镜；

所述光学斩波器用于对所述第一脉冲激光进行光学调制，将调制后的第一脉冲激光输送至λ/2波片，并将调制后的电信号作为参考信号输出到计算机中；

所述第一反射镜将经过λ/2波片的第一脉冲激光反射至BBO晶体；

所述BBO晶体用于对所述第一脉冲激光进行倍频处理得到半波长泵浦光；

所述第一聚焦透镜用于将所述半波长泵浦光聚焦至样品表面。

4.根据权利要求1所述的超快时间分辨瞬态反射光谱仪，其特征在于，所述飞秒激光光源为钛宝石飞秒激光系统，所述钛宝石飞秒激光系统生成重复频率为1KHz的飞秒脉冲激光。

5.根据权利要求1所述的超快时间分辨瞬态反射光谱仪，其特征在于，所述探测光系统包括延时反射镜、步进电机、第二反射镜和第二聚焦透镜；

所述延时反射镜设于所述第二脉冲激光的光路上，且所述延时反射镜连接所述步进电机，所述步进电机控制所述延时反射镜沿所述第二脉冲激光的光路移动，且所述第二脉冲激光传输到延时反射镜时，入射光与反射光平行；

所述第二反射镜接收所述延时反射镜反射的第二脉冲激光，并传输至所述第二聚焦透镜；

所述第二聚焦透镜将所述第二脉冲激光聚焦至样品。

6.根据权利要求1所述的超快时间分辨瞬态反射光谱仪，其特征在于，所述光电探测器为硅基光电探测器，包括偏振片、第三聚焦透镜和硅基光电探测器，所述偏振片用于调节样品的反射光中半波长泵浦光和全波长探测光的偏振角，所述第三聚焦透镜用于将样品的反射光聚焦至硅基光电探测器的探测口，所述硅基光电探测器用于接收样品表面的瞬态反射率光信号。

7.根据权利要求1所述的超快时间分辨瞬态反射光谱仪，其特征在于，还包括锁相放大器，所述锁相放大器用于识别所述瞬态反射率光信号并放大输出至计算机。

8.根据权利要求1所述的超快时间分辨瞬态反射光谱仪，其特征在于，还包括低温恒温系统，所述低温恒温系统中设有放置样品的样品台，所述低温恒温系统设于三维平移台上。

9.根据权利要求9所述的超快时间分辨瞬态反射光谱仪，其特征在于，所述低温恒温系统内温度范围为4～320K，真空度为10^-7mbar。

10.根据权利要求1所述的超快时间分辨瞬态反射光谱仪，其特征在于，全波长探测光的光斑与半波长泵浦光的光斑重合。