[发明专利]基于光偏转原理的光纤耦合式表面扰动探测系统

权利要求书

1.一种基于光偏转原理的光纤耦合式表面扰动探测系统，其特征在于，所述系统包括探测光激发模块、表面扰动激发模块、扰动探测模块以及扫描模块；

所述探测光激发模块，用于在样品表面产生探测光；包括：沿光路依次设置的连续光纤激光器(1)、光纤环形器(3)以及探测头(4)，所述探测头(4)置于样品(6)前；所述连续光纤激光器(1)发射连续探测激光，经光纤环形器(3)后耦合至探测头(4)，探测头(4)将探测光聚焦在样品(6)上；

所述表面扰动激发模块，用于激发样品表面产生表面扰动；包括第一光电探测器(13)，还包括沿光路依次设置的脉冲激光器(9)、分光镜(10)、直角棱镜(11)和透镜(12)，所述直角棱镜(11)、第一光电探测器(13)分别位于分光镜(10)的透射方向、反射方向；所述脉冲激光器(9)发射激发光至分光镜(10)，少部分激光经分光镜(10)反射后进入第一光电探测器(13)，第一光电探测器(13)将输入的光信号转变为电信号，大部分激光经分光镜(10)透射后再经直角棱镜(11)反射，之后通过透镜(12)聚焦至样品(6)表面，产生表面扰动；

所述扰动探测模块，用于基于所述探测光探测样品表面的扰动信息；包括所述光纤环形器(3)、探测头(4)，还包括第二光电探测器(5)、信号采集装置(7)以及计算机(8)；探测光经样品(6)表面反射后通过探测头(4)耦合进入光纤环形器(3)，而后传输至第二光电探测器(5)，第二光电探测器(5)将输入的光信号转变为电信号，并将电信号输出至信号采集装置(7)，计算机(8)读取信号采集装置(7)采集的数据记录表面扰动信息，扰动信号的变化与电信号的变化呈正比关系；所述信号采集装置(7)的触发信号为第一光电探测器(13)输出的电信号；

所述扫描模块，用于带动样品运动，实现对样品表面的扫描扰动及探测；包括电机控制器(14)、第一控制电机(15)、第一运动单元、第二控制电机(16)、第二运动单元以及移动平台(17)；所述移动平台(17)上设置样品(6)，所述电机控制器(14)接收计算机(8)的命令，分别控制第一控制电机(15)、第二控制电机(16)工作，两电机分别驱动所述第一运动单元、第一运动单元带动所述移动平台(17)进而带动样品(6)在某一水平面进行二维运动，实现对样品(6)表面的扫描；

所述表面扰动激发模块、扰动探测模块均采用光纤耦合式。

2.根据权利要求1所述的基于光偏转原理的光纤耦合式表面扰动探测系统，其特征在于，在所述连续光纤激光器(1)不具备防反射功能时，所述探测光产生模块还包括设置于连续光纤激光器(1)与光纤环形器(3)之间的光纤隔离器(2)。

3.根据权利要求2所述的基于光偏转原理的光纤耦合式表面扰动探测系统，其特征在于，所述探测头(4)包括非球面镜(41)。

4.根据权利要求1所述的基于光偏转原理的光纤耦合式表面扰动探测系统，其特征在于，所述第一运动单元包括第一丝杆(151)，以及设置于该丝杠上可沿丝杠滑动的第一移动滑块(152)，所述第二运动单元包括第二丝杆(161)，以及设置于该丝杠上可沿丝杠滑动的第二移动滑块(162)；所述移动平台(17)固连在第二移动滑块(162)上，所述第二丝杆(161)固连在第一移动滑块(152)上；所述第二控制电机(16)控制第二移动滑块(162)沿第二丝杆(161)移动，带动移动平台(17)进而带动样品(6)沿第一维度平移，实现对样品(6)的行扫描；所述第一控制电机(15)控制第一移动滑块(152)沿第一丝杆(151)移动，带动第二运动单元进而带动移动平台(17)以及样品(6)沿第二维度平移，实现对样品(6)的列扫描。

5.根据权利要求1所述的基于光偏转原理的光纤耦合式表面扰动探测系统，其特征在于，所述扫描模块还包括调节单元，用于调节样品(6)的倾斜度，以调节探测光经样品(6)反射后耦合进入光纤环形器(3)的光通量。