[发明专利]一种光诱导STM动态响应检测系统及方法

权利要求书

1.一种光诱导STM动态响应检测系统，其特征在于，包括飞秒激光器、脉冲选择器、分束镜、第一光束反射装置、第二光束反射装置、光束汇聚装置、STM探针、针尖电流检测装置、锁相放大器、分频器以及长程直线位移台；其中，

所述脉冲选择器，用于对所述飞秒激光器发射的飞秒脉冲激光进行脉冲选择，以出射相应的飞秒脉冲激光，并向所述分频器发送触发信号，以触发所述分频器生成阶跃式信号；

所述分束镜，用于基于所述脉冲选择器出射的飞秒脉冲激光，产生探测光和泵浦光；

所述第一光束反射装置包括与所述分频器连接的并且在所述阶跃式信号的驱动下进行阶跃式位置变动的微动压电直线位移台，用于通过设置在所述微动压电直线位移台的第一逆向反射器对所述分束镜出射的探测光中相邻的两个脉冲进行反射；

所述第二光束反射装置，用于对所述分束镜出射的泵浦光进行反射；

所述光束汇聚装置，用于将所述第一光束反射装置反射的探测光和所述第二光束反射装置反射的泵浦光汇聚至位于所述STM探针下的实验材料；

设置在所述第二光束反射装置上的所述长程直线位移台，用于对探测光和泵浦光到达所述实验材料的时间差进行调整控制；

所述针尖电流检测装置，用于检测所述STM探针的针尖隧道电流信号；

所述锁相放大器分别与所述分频器和所述针尖电流检测装置连接，用于将所述阶跃式信号作为参考信号，对所述针尖隧道电流信号进行锁相放大处理，并将得到的锁相放大信号传输至计算机系统，以便所述计算机系统根据所述锁相放大信号确定STM动态响应结果；

并且，所述微动压电直线位移台的调制频率为所述脉冲选择器的频率的二分之一，所述微动压电直线位移台与所述脉冲选择器之间的相位锁定并且可调。

2.根据权利要求1所述的光诱导STM动态响应检测系统，其特征在于，所述飞秒激光器的波长在690至1020纳米之间可调谐，所述分频器的输出相位在0至180度之间可调，并且，所述微动压电直线位移台的位移幅度在1至100微米之间可调。

3.根据权利要求1所述的光诱导STM动态响应检测系统，其特征在于，所述分频器生成的所述阶跃式信号为用于驱动所述微动压电直线位移台在进行所述阶跃式位置变动的过程中均在每个位移端点停留预设时长的信号。

4.根据权利要求3所述的光诱导STM动态响应检测系统，其特征在于，所述分频器生成的所述阶跃式信号为用于将所述分束镜出射的探测光在被所述第一逆向反射器作用时的第一逆向反射器位置控制在所述位移端点的信号。

5.根据权利要求1所述的光诱导STM动态响应检测系统，其特征在于，所述第二光束反射装置，包括：

倍频晶体，用于对所述分束镜出射的泵浦光进行倍频，得到倍频光；

滤除模块，用于滤除所述倍频晶体出射的所述倍频光中的长波段成分，得到滤除后激光；

第二逆向反射器以及宽谱带半波片，其中，所述第二逆向反射器用于对所述滤除后激光进行反射以得到相应的反射光束，并且，该反射光束经由所述宽谱带半波片传输至所述光束汇聚装置。

6.根据权利要求5所述的光诱导STM动态响应检测系统，其特征在于，所述倍频晶体为偏硼酸钡晶体，所述滤除模块包括带通滤波片或格兰棱镜。

7.根据权利要求1所述的光诱导STM动态响应检测系统，其特征在于，所述光束汇聚装置，包括：

用于对探测光进行透射以及对泵浦光进行反射的双色镜，以使得探测光和泵浦光同轴重合；

平面反射镜以及凹面反射镜，其中，所述平面反射镜用于将同轴重合后的探测光和泵浦光反射至所述凹面反射镜，然后通过所述凹面反射镜将探测光和泵浦光汇聚至位于所述STM探针下的实验材料。

8.根据权利要求1所述的光诱导STM动态响应检测系统，其特征在于，与所述长程直线位移台相对的位置区域上还设有一组或多组反射镜，以控制光线在所述长程直线位移台与所述一组或多组反射镜之间进行往返。