基于分子電離探測的飛秒激光脈沖寬度測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于分子電離探測的飛秒激光脈沖寬度測量裝置，包括飛秒激光脈沖光束發(fā)射源，與飛秒激光脈沖光束發(fā)射源相對的同一水平面上設(shè)有分束片，飛秒激光脈沖光束經(jīng)過分束片后形成兩道光束通道，通過第一道光束通道中平面高反射鏡C的飛秒激光脈沖光束和通過第二道光束通道中平面高反射鏡F的飛秒激光脈沖光束經(jīng)過合束片后在聚焦透鏡的作用下與飛行時間質(zhì)譜儀的超聲分子束精確重合。本發(fā)明簡單實用、調(diào)節(jié)方便、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理迅速，可以適應(yīng)不同脈沖寬度和不同波長的飛秒激光脈沖寬度與脈沖形狀的測量和實時監(jiān)測。
【專利說明】基于分子電離探測的飛秒激光脈沖寬度測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種飛秒激光脈沖光學(xué)參量的測量裝置，具體涉及一種基于分子電離探測的飛秒激光脈沖寬度測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]飛秒激光及相應(yīng)飛秒激光技術(shù)的研究隨著飛秒激光脈沖在科研、生物、醫(yī)療、力口工、通信、國防等社會各個領(lǐng)域的應(yīng)用的拓展與深入而迅速發(fā)展。其中一個重要方面的應(yīng)用是利用飛秒激光脈沖和飛秒激光光譜學(xué)方法來研究蛋白質(zhì)、納米材料、半導(dǎo)體等各類材料中的超快動力學(xué)特性。比如，可采用飛秒泵浦-探測技術(shù)和飛秒受激拉曼散射技術(shù)等研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)動力學(xué)，半導(dǎo)體和納米材料載流子動力學(xué)。另一方面，飛秒激光的脈沖形狀和脈沖寬度是飛秒激光脈沖應(yīng)用中一個重要的光學(xué)參量，對它的測量或?qū)崟r監(jiān)測在很多實驗和應(yīng)用中十分必要。目前，脈沖測量的兩個重要方法是頻率分辨光開關(guān)(Frequency-resolvedoptical grating 簡稱 FROG)方法和自參考光譜干涉(self-referenced spectralinterferometry簡稱SRSI)方法,然而上述兩種測量方法都是基于光電探測器的脈沖測量方法，而光電探測器都有一定的頻率響應(yīng)范圍，因此利用傳統(tǒng)的光學(xué)探測器測量飛秒激光脈沖光學(xué)參量的方法對于待測激光的頻率受到了限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種簡單實用、調(diào)節(jié)方便、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理迅速的基于分子電離探測的飛秒激光脈沖寬度測量裝置，該裝置可以利用光的干涉效應(yīng)和激光電離分子來測量復(fù)雜的飛秒激光脈沖光學(xué)參量。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:基于分子電離探測的飛秒激光脈沖寬度測量裝置，包括飛秒激光脈沖光束發(fā)射源，其特征在于:與飛秒激光脈沖光束發(fā)射源相對的同一水平面上設(shè)有分束片，飛秒激光脈沖光束經(jīng)過分束片后形成兩道光束通道，其中第一道光束通道沿光束前進方向依次設(shè)有平面高反射鏡A、平面高反射鏡B和平面高反射鏡C，第二道光束通道沿光束前進方向依次設(shè)有平面高反射鏡D、平面高反射鏡E和平面高反射鏡F，所述的平面高反射鏡B和平面高反射鏡C設(shè)置于高精度電動平移臺上形成高精度光學(xué)延遲平臺，通過第一道光束通道中平面高反射鏡C的飛秒激光脈沖光束和通過第二道光束通道中平面高反射鏡F的飛秒激光脈沖光束經(jīng)過合束片后在聚焦透鏡的作用下與飛行時間質(zhì)譜儀的超聲分子束精確重合，所述的聚焦透鏡設(shè)置于合束片的后方，飛行時間質(zhì)譜儀設(shè)置于聚焦透鏡的后方，所述的飛行時間質(zhì)譜儀包括超聲分子束系統(tǒng)、束源腔、電離腔、離子透鏡和微通道板探測器，其中超聲分子束系統(tǒng)主要由載氣裝置、進氣管道和樣品池構(gòu)成，載氣裝置與樣品池通過進氣管道相連接，束源腔通過進氣管道與樣品池相連通，該進氣管道的末端設(shè)有脈沖閥，束源腔的下方連接有分子泵A，分子泵A與機械泵A連接，所述的電離腔設(shè)置于束源腔的一側(cè)，電離腔的下方連接有分子泵B，分子泵B與機械泵B連接，在電離腔內(nèi)設(shè)有離子透鏡，該離子透鏡包括沿超聲分子束前進方向依次平行設(shè)置的極板A、極板B和極板C，所述的微通道板探測器設(shè)置于與離子透鏡相對的方向上。
[0005]本發(fā)明利用Labview實現(xiàn)對高精度電動平移臺和微通道板探測器輸入采集卡的信號進行自動化控制。
[0006]本發(fā)明具有以下有益效果:1、利用光的干涉效應(yīng)來測量復(fù)雜的飛秒激光脈沖寬度；2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，僅僅利用幾個平面高反射鏡就可以進行脈沖測量和進行泵浦探測實驗，減少了光學(xué)元件帶來的穩(wěn)定性影響，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；3、與先前的裝置相比，本發(fā)明的裝置主要通過飛秒激光電離分子來檢測，因此顯著地提高了飛秒激光脈沖測量的頻率范圍，可以實現(xiàn)對深紫外到中紅外超寬帶光譜范圍的周期量級到幾百飛秒的激光脈沖的測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明800 nm中心波長約50 fs激光脈沖的實驗結(jié)果圖。
[0008]圖面說明:1、飛秒激光脈沖光束發(fā)射源，2、分束片，3、平面高反射鏡A，4、平面高反射鏡B，5、平面高反射鏡C，6、高精度電動平移臺，7、平面高反射鏡D，8、平面高反射鏡E，
9、平面高反射鏡F，10、合束片，11、聚焦透鏡，12、飛行時間質(zhì)譜儀，13、超聲分子束系統(tǒng)，14、束源腔，15、電離腔，16、離子透鏡，17、微通道板探測器，18、載氣裝置，19、樣品池，20、進氣管道，21、脈沖閥，22、分子泵A，23、分子泵B，24、機械泵A，25、機械泵B，26、極板A，27、極板B，28、極板 C。
【具體實施方式】
[0009]結(jié)合附圖詳細(xì)描述實施例?；诜肿与婋x探測的飛秒激光脈沖寬度測量裝置，包括飛秒激光脈沖光束發(fā)射源1，與飛秒激光脈沖光束發(fā)射源I相對的同一水平面上設(shè)有分束片2，飛秒激光脈沖光束經(jīng)過分束片2后形成兩道光束通道，其中第一道光束通道沿光束前進方向依次設(shè)有平面高反射鏡A 3、平面高反射鏡B 4和平面高反射鏡C 5，第二道光束通道沿光束前進方向依次設(shè)有平面高反射鏡D 7、平面高反射鏡E 8和平面高反射鏡F 9，所述的平面高反射鏡B 4和平面高反射鏡C 5設(shè)置于高精度電動平移臺6上形成高精度光學(xué)延遲平臺，平面高反射鏡B 4和平面高反射鏡C 5在高精度電動平移臺6的帶動下沿光束方向前后進行高精度運行，通過第一道光束通道中平面高反射鏡C 5的飛秒激光脈沖光束和通過第二道光束通道中平面高反射鏡F 9的飛秒激光脈沖光束經(jīng)過合束片10后在聚焦透鏡11的作用下與飛行時間質(zhì)譜儀12的超聲分子束精確重合，所述的聚焦透鏡11設(shè)置于合束片10的后方，飛行時間質(zhì)譜儀12設(shè)置于聚焦透鏡11的后方，所述的飛行時間質(zhì)譜儀12包括超聲分子束系統(tǒng)13、束源腔14、電離腔15、離子透鏡16和微通道板探測器17，其中超聲分子束系統(tǒng)13主要由載氣裝置18、進氣管道20和樣品池19構(gòu)成，載氣裝置18與樣品池19通過進氣管道20相連接，束源腔14通過進氣管道20與樣品池19相連通，該進氣管道20的末端設(shè)有脈沖閥21，束源腔14的下方連接有分子泵A 22，分子泵A 22與機械泵A 24連接，所述的電離腔15設(shè)置于束源腔14的一側(cè)，電離腔15的下方連接有分子泵B23，分子泵B 23與機械泵B 25連接，在電離腔15內(nèi)設(shè)有離子透鏡16，該離子透鏡16包括沿超聲分子束前進方向依次平行設(shè)置的極板A 26、極板B 27和極板C 28，所述的微通道板探測器17設(shè)置于與離子透鏡16相對的方向上，分子被電離形成的離子在電場的作用下飛向微通道板探測17，最后通過耦合電路與計算機上的采集卡連接。本發(fā)明利用Labview實現(xiàn)對高精度電動平移臺6和微通道板探測器17輸入采集卡的信號進行自動化控制。
[0010]用本測量裝置測量800 nm中心波長約50 fs激光脈沖，其測量結(jié)果如圖2所示，由此可以通過本裝置實現(xiàn)對深紫外到近紅外超寬帶光譜范圍的周期量級到幾百飛秒的激光脈沖的測量。
[0011]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理，主要特征和優(yōu)點，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.基于分子電離探測的飛秒激光脈沖寬度測量裝置，包括飛秒激光脈沖光束發(fā)射源，其特征在于:與飛秒激光脈沖光束發(fā)射源相對的同一水平面上設(shè)有分束片，飛秒激光脈沖光束經(jīng)過分束片后形成兩道光束通道，其中第一道光束通道沿光束前進方向依次設(shè)有平面高反射鏡A、平面高反射鏡B和平面高反射鏡C，第二道光束通道沿光束前進方向依次設(shè)有平面高反射鏡D、平面高反射鏡E和平面高反射鏡F，所述的平面高反射鏡B和平面高反射鏡C設(shè)置于高精度電動平移臺上形成高精度光學(xué)延遲平臺，通過第一道光束通道中平面高反射鏡C的飛秒激光脈沖光束和通過第二道光束通道中平面高反射鏡F的飛秒激光脈沖光束經(jīng)過合束片后在聚焦透鏡的作用下與飛行時間質(zhì)譜儀的超聲分子束精確重合，所述的聚焦透鏡設(shè)置于合束片的后方，飛行時間質(zhì)譜儀設(shè)置于聚焦透鏡的后方，所述的飛行時間質(zhì)譜儀包括超聲分子束系統(tǒng)、束源腔、電離腔、離子透鏡和微通道板探測器，其中超聲分子束系統(tǒng)主要由載氣裝置、進氣管道和樣品池構(gòu)成，載氣裝置與樣品池通過進氣管道相連接，束源腔通過進氣管道與樣品池相連通，該進氣管道的末端設(shè)有脈沖閥，束源腔的下方連接有分子泵A，分子泵A與機械泵A連接，所述的電離腔設(shè)置于束源腔的一側(cè)，電離腔的下方連接有分子泵B，分子泵B與機械泵B連接，在電離腔內(nèi)設(shè)有離子透鏡，該離子透鏡包括沿超聲分子束前進方向依次平行設(shè)置的極板A、極板B和極板C，所述的微通道板探測器設(shè)置于與離子透鏡相對的方向上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分子電離探測的飛秒激光脈沖寬度測量裝置，其特征在于:利用Labview實現(xiàn)對高精度電動平移臺和微通道板探測器輸入采集卡的信號進行自動化控制。
【文檔編號】G01J11/00GK103868604SQ201410105522
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】秦朝朝, 于坤, 賈光瑞, 劉玉芳 申請人:河南師范大學(xué)