本專利涉及一種消除大氣吸收干擾紅外光致發(fā)光(Photoluminescence, PL)測(cè)試的光路系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)方法。其在步進(jìn)掃描傅立葉變換紅外(Fourier transform infrared,FTIR)光譜儀的紅外調(diào)制PL技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合共光路耦合和雙通道信號(hào)調(diào)制/解調(diào)提取分離技術(shù)，將傳統(tǒng)的單通道PL方法發(fā)展為雙通道測(cè)試技術(shù)，藉此實(shí)現(xiàn)紅外PL光譜大氣吸收干擾的可靠消除。

背景技術(shù)：
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PL光譜作為材料無(wú)損檢測(cè)的經(jīng)典有效手段，被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體和碳納米管等材料的光學(xué)性質(zhì)研究，其不但能揭示材料帶隙、帶邊態(tài)等電子能帶結(jié)構(gòu)的信息，還能用于研究雜質(zhì)、深能級(jí)缺陷等，極大地增進(jìn)了對(duì)相關(guān)材料光電特性和物理過(guò)程的認(rèn)識(shí)?；诓竭M(jìn)掃描FTIR光譜儀的紅外調(diào)制PL技術(shù)將探測(cè)波段拓展至波長(zhǎng)20μm的紅外領(lǐng)域，從而在窄禁帶半導(dǎo)體的禁帶寬度和近帶邊雜質(zhì)的確定中得到重要的應(yīng)用。

窄禁帶半導(dǎo)體的PL光譜通常位于3-20μm的紅外波段。該波段的若干特定波長(zhǎng)受到大氣的強(qiáng)烈吸收。例如，大氣中的二氧化碳對(duì)4.18-4.38μm的紅外光具有強(qiáng)烈的吸收。窄禁帶半導(dǎo)體位于此位置附近的PL光譜線型嚴(yán)重畸變，導(dǎo)致紅外PL光譜確定材料參數(shù)的誤差增大，甚至使得紅外PL光譜無(wú)法應(yīng)用。為消除光譜的大氣干擾，當(dāng)前已發(fā)展真空法、干燥氣體吹掃法和譜圖差減法等幾種常用方法。但是這些方法在紅外調(diào)制PL技術(shù)的應(yīng)用中都受到了限制。真空法和干燥氣體吹掃法都需要將光路封存在密閉空間內(nèi)，不方便于樣品更換和光路調(diào)節(jié)的操作，同時(shí)真空法需要高強(qiáng)度硬件的支持，增加設(shè)備成本。更為重要的是，抽真空和吹掃過(guò)程所引入的機(jī)械振動(dòng)降低了動(dòng)鏡步進(jìn)掃描的穩(wěn)定性，導(dǎo)致環(huán)境噪聲的增大甚至使得紅外調(diào)制PL技術(shù)無(wú)法執(zhí)行。另一方面，譜圖差減法需要進(jìn)行至少兩次的光譜掃描，而且非常依賴于差減因子的選擇，在實(shí)際應(yīng)用中該方法很難徹底消除環(huán)境傳遞函數(shù)的影響。

針對(duì)已有方法的局限，本發(fā)明公開(kāi)一種消除紅外PL光譜大氣吸收干擾的光路結(jié)構(gòu)和方法。具體地，基于步進(jìn)掃描FTIR光譜儀紅外調(diào)制PL的相敏檢測(cè)模式，借助于雙光路共軸耦合和雙通道信號(hào)的解調(diào)提取技術(shù)，實(shí)現(xiàn)紅外PL光譜和大氣吸收參考光譜的同時(shí)獲取，有效消除了大氣吸收對(duì)PL光譜線型的干擾。本發(fā)明無(wú)需密閉封存PL光路，不引入機(jī)械振動(dòng)，在消除大氣干擾的同時(shí)不引入額外的光譜線型畸變或顯著降低光譜信噪比，有助于窄禁帶半導(dǎo)體PL光譜信息的準(zhǔn)確獲取。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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綜上所述，在保證紅外PL光譜質(zhì)量的前提下有效地消除大氣吸收對(duì)光譜線型的干擾是準(zhǔn)確獲取PL光譜參數(shù)的關(guān)鍵所在，這也是本專利所要解決的技術(shù)難題。本專利旨在提供一種結(jié)合紅外調(diào)制PL、雙光路耦合和相敏檢測(cè)信號(hào)提取分離技術(shù)的光路結(jié)構(gòu)，能夠有效消除大氣吸收對(duì)紅外PL光譜線型的干擾，為窄禁帶材料PL光譜參數(shù)的準(zhǔn)確獲取提供保障。與其他消除PL光譜大氣干擾的方法相比，本專利具有成本低、操作容易、有效性高等優(yōu)點(diǎn)。

本專利是一種基于步進(jìn)FTIR紅外PL技術(shù)、融合雙光路耦合和雙通道信號(hào)提取分離等手段、能夠有效消除紅外PL大氣吸收干擾的光路結(jié)構(gòu)和方法。該光路結(jié)構(gòu)的主要部件包括：

-FTIR光譜系統(tǒng)，其具有紅外光分束器、定鏡、動(dòng)鏡、引導(dǎo)光路的反射鏡和具有雙輸出通道紅外單元探測(cè)器；

-調(diào)制與解調(diào)檢測(cè)系統(tǒng)，包括機(jī)械斬波器和鎖相放大器，機(jī)械斬波器由機(jī)械斬波輪、斬波控制器組成；

-PL泵浦光源，其能輸出長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的連續(xù)激光，激光光子能量大于待測(cè)樣品的禁帶寬度；

-電信號(hào)處理與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括電學(xué)低通濾波器、雙通道傅立葉變換處理電路和計(jì)算機(jī)控制/顯示平臺(tái)；

-大氣吸收參考光源系統(tǒng)，包括平行輸出的寬波段紅外參考光源、紅外分束器和參考光源位移控制單元，參考光源安裝于導(dǎo)軌上，其移動(dòng)由位移控制單元控制，而位移控制單元?jiǎng)t由計(jì)算機(jī)控制；

-待測(cè)樣品，為窄禁帶半導(dǎo)體樣品。

所述的傅立葉變換紅外光譜系統(tǒng)1包括由透反比為50:50第一紅外分束器 101、定鏡102和可步進(jìn)掃描的動(dòng)鏡103所組成的邁克爾遜干涉儀、引導(dǎo)干涉光的反射鏡104和具有A、B雙輸出通道的紅外單元探測(cè)器105；所述FTIR光譜系統(tǒng)中的紅外分束器透反比為50:50，可以但不僅限于溴化鉀分束器，動(dòng)鏡應(yīng)具備步進(jìn)掃描工作模式，探測(cè)器的探測(cè)范圍覆蓋中紅外波段，可以但不限于光伏/光導(dǎo)型碲鎘汞探測(cè)器。FTIR光譜系統(tǒng)可以但不限于Bruker Vertex 80v型商用研究級(jí)FTIR光譜儀。實(shí)際上只要是具備步進(jìn)掃描工作模式的FTIR光譜儀，就可以用于實(shí)施本發(fā)明專利。

所述機(jī)械斬波器可以但不限于Stanford SR540型機(jī)械斬波器。需要理解，此處涉及具體斬波器廠家和型號(hào)僅僅為了便于后續(xù)描述，而非限制本專利權(quán)利保護(hù)范圍，實(shí)際上只要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)激光施加音頻范圍內(nèi)周期性幅度調(diào)制并輸出調(diào)制頻率作為解調(diào)參考信號(hào)，就可以用于實(shí)施本發(fā)明專利。

所述鎖相放大器可以但不限于Stanford SR830DSP型鎖相放大器。需要理解，此處涉及具體鎖相放大器廠家和型號(hào)僅僅為了后續(xù)描述需要，而非限制本專利權(quán)利保護(hù)范圍，實(shí)際上只要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)音頻范圍內(nèi)周期性幅度調(diào)制信號(hào)進(jìn)行鎖相放大，就可以用于實(shí)施本發(fā)明專利。

所述的PL泵浦光源可以但不限于Spectra-Physics 2017型氪離子激光器，波長(zhǎng)為647nm。需要理解，此處涉及具體激光器廠家和型號(hào)僅僅為了后續(xù)描述需要，而非限制本專利權(quán)利保護(hù)范圍，實(shí)際上只要能夠保證激光能量大于待測(cè)樣品禁帶寬度的可見(jiàn)/近紅外激光輸出、功率穩(wěn)定且不低于10mW，就可以用于實(shí)施本發(fā)明專利。

所述電信號(hào)處理與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)為兼容于光伏/光導(dǎo)型碲鎘汞探測(cè)器輸出信號(hào)的電路系統(tǒng)，可以但不限于Vertex 80v型FTIR光譜儀的電信號(hào)處理系統(tǒng)。實(shí)際上只要是兼容于紅外探測(cè)器輸出信號(hào)的雙通道低通濾波器和傅立葉變換電路，就可以用于實(shí)施本發(fā)明專利。

所述大氣吸收參考光源系統(tǒng)5包括平行輸出的寬波段紅外參考光源501、透反比為50:50的第二紅外分束器502和參考光源位移控制單元503；參考光源501采用安裝于導(dǎo)軌上的碳硅棒光源，具有沿輸出光光路方向移動(dòng)的功能，透反比為50:50的第二紅外分束器502的透反比為50:50，參考光源位移控制單元503由計(jì)算機(jī)控制/顯示平臺(tái)403控制，并控制/微調(diào)參考光源501的位置；參考光源501的輸出光通過(guò)透反比為50:50的第二紅外分束器502反射進(jìn)入傅立葉變換紅外光譜系統(tǒng)1。

所述參考光源系統(tǒng)的參考光源為碳硅棒光源，實(shí)際上只要能夠提供平行輸出的寬波段紅外輻射光源，就可以用于實(shí)施本發(fā)明專利。參考光譜光源系統(tǒng)的紅外分束器透反比為50:50的紅外分束器，實(shí)際上只要能夠保證足夠PL信號(hào)進(jìn)入FTIR光譜系統(tǒng)的分束器就可以用于實(shí)施本發(fā)明專利。所述參考光源位移控制單元為可編程控制的微型電動(dòng)機(jī)。

所述的待測(cè)材料為InAs/GaSb II型超晶格。此處涉及具體材料僅僅為了后續(xù)描述需要，而非限制本專利權(quán)利保護(hù)范圍，實(shí)際上只要PL光譜受到大氣吸收干擾的樣品，就可以用于實(shí)施本發(fā)明專利。

根據(jù)同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明的基于步進(jìn)FTIR紅外調(diào)制PL技術(shù)、融合雙光路耦合和雙通道信號(hào)提取分離等手段、有效消除紅外PL大氣吸收干擾的方法，其步驟包括：

1)泵浦光源3輸出的穩(wěn)定功率激光經(jīng)過(guò)斬波輪201幅值調(diào)制輻照到待測(cè)樣品6的表面上，斬波輪201對(duì)激光的調(diào)制頻率由斬波控制器(202)控制；

2)待測(cè)樣品6的PL信號(hào)透過(guò)透反比為50:50的第二紅外分束器502饋入傅立葉變換紅外光譜系統(tǒng)1；

3)打開(kāi)參考光源501，調(diào)節(jié)透反比為50:50的第二紅外分束器502角度，使其對(duì)參考光源501輸出光的反射信號(hào)與待測(cè)樣品6的PL信號(hào)共光路耦合進(jìn)入傅立葉變換紅外光譜系統(tǒng)1；

4)饋入傅立葉變換紅外光譜系統(tǒng)1的共光路光束經(jīng)透反比為50:50第一紅外分束器101、定鏡102和動(dòng)鏡103實(shí)現(xiàn)邁克爾遜干涉后由反射鏡104引導(dǎo)至探測(cè)器105，并轉(zhuǎn)換為電學(xué)信號(hào)以雙通道輸出，其中A輸出通道的信號(hào)饋入到鎖相放大器203輸入端，B輸出通道的信號(hào)饋入到低通濾波器401輸入端；

5)斬波控制器202頻率信號(hào)連接至鎖相放大器203的參考端，對(duì)探測(cè)器 105的A通道的輸出信號(hào)進(jìn)行相敏檢測(cè)，鎖相放大器203的輸出信號(hào)依次饋入傅立葉變換處理電路402的其中一個(gè)通道和計(jì)算機(jī)控制/顯示平臺(tái)403，獲得待測(cè)樣品6的PL光譜，此時(shí)的PL光譜包含了環(huán)境傳遞函數(shù)的影響；

6)低通濾波器401的輸出信號(hào)直接饋入傅立葉變換處理電路402的另一通道和計(jì)算機(jī)控制/顯示平臺(tái)403，獲得光路傳遞函數(shù)的參考光譜；

7)步驟5)與6)是同時(shí)運(yùn)行的，完成后將步驟5)中所得PL譜除以步驟 6)中所得的參考光譜，根據(jù)所得結(jié)果控制參考光源位移控制單元503，由位移控制單元503沿出光方向微調(diào)參考光源501的位置，當(dāng)參考光源501被調(diào)節(jié)至合適位置時(shí)，所得除譜的環(huán)境傳遞函數(shù)完全消失，此時(shí)即可得到消除大氣吸收干擾的PL光譜。

與現(xiàn)有的其他消除PL光譜大氣吸收干擾的方法相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1無(wú)需具有高強(qiáng)度特性的硬件支持，降低設(shè)備成本；

2無(wú)需將光路封存于密閉空間，便于優(yōu)化光路調(diào)節(jié)和樣品更換的操作；

3不存在振動(dòng)或者其他噪音的額外引入，保障PL光譜的信噪比；

4同一時(shí)間獲得共光路的PL光譜和參考光譜，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間并保障了大氣干擾消除的可靠性。

附圖說(shuō)明：

圖1為本專利的消除紅外PL大氣吸收干擾的光路結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1是 FTIR光譜系統(tǒng)，101是透反比為50:50的第一紅外分束器，102為定鏡，103 為具有步進(jìn)掃描功能的動(dòng)鏡，104為引導(dǎo)光路的反射鏡，105為具有A/B雙輸出通道的紅外探測(cè)器；圖中2為調(diào)制與解調(diào)檢測(cè)系統(tǒng)，其中201為機(jī)械斬波輪， 202為斬波控制器，203為鎖相放大器；圖中3為PL泵浦光源；圖中4為電信號(hào)處理與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中401為電學(xué)低通濾波器，402為雙通道傅立葉變換處理電路，403為計(jì)算機(jī)控制/顯示平臺(tái)；圖中5為大氣吸收參考光源系統(tǒng)，501 為平行輸出的寬波段紅外參考光源，502為透反比為50:50的第二紅外分束器， 503為可計(jì)算機(jī)編程控制的參考光源位移控制單元；圖中6為待測(cè)樣品。

圖2中，(a)給出本專利所測(cè)得的InAs/GaSb II型超晶格在77K溫度下受到大氣吸收干擾的PL光譜，(b)給出了本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)和方法所獲得的參考光譜，(c)給出了消除大氣吸收干擾后的PL光譜。

具體實(shí)施方式：

下面根據(jù)圖1和圖2給出本專利的實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述，只為能更好地說(shuō)明本專利的技術(shù)特征和功能特點(diǎn)，而不是限制本專利的適用范圍。

具體實(shí)施方案如圖1所示，本專利的消除PL光譜大氣吸收干擾的光路結(jié)構(gòu)包括傅立葉變換紅外光譜系統(tǒng)1，其具有透反比為50:50的第一紅外光分束器 101、定鏡102、可步進(jìn)掃描的動(dòng)鏡103、引導(dǎo)光路的反射鏡104和具有A/B雙輸出通道的紅外探測(cè)器105，反射鏡104將經(jīng)過(guò)透反比為50:50的第一紅外分束器101、定鏡102和動(dòng)鏡103實(shí)現(xiàn)干涉的光信號(hào)引導(dǎo)至探測(cè)器105；調(diào)制與解調(diào)檢測(cè)系統(tǒng)2，其中包含機(jī)械斬波輪201、斬波控制器202和鎖相放大器203，斬波控制器202控制機(jī)械斬波輪201的調(diào)制頻率并將其作為鎖相放大器203的參考頻率，鎖相放大器203的輸入端和探測(cè)器105的A輸出通道相連接；PL泵浦光源3產(chǎn)生連續(xù)激光，激光光子能量大于待測(cè)樣品的禁帶寬度能量；電信號(hào)處理與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4，其包括低通濾波器401、雙通道傅立葉變換處理電路402和計(jì)算機(jī)控制/顯示平臺(tái)403，其中低通濾波器401的輸入端與探測(cè)器105的B輸出通道相連，傅立葉變換處理電路402的雙通道輸入端分別接受鎖相放大器203 和低通濾波器401的輸出信號(hào)，并將處理后的信號(hào)輸出至計(jì)算機(jī)控制/顯示平臺(tái) 403；參考光譜光源系統(tǒng)5，包括平行輸出的寬波段紅外參考光源501、透反比為50:50的第二紅外分束器502和參考光源位移控制單元503，透反比為50:50 的第二紅外分束器502將參考光源501的輸出光反射，與PL信號(hào)共光路耦合饋入FTIR光譜系統(tǒng)1，位移控制單元503由計(jì)算機(jī)控制/顯示平臺(tái)403控制；待測(cè)窄禁帶半導(dǎo)體樣品6為PL波長(zhǎng)位于紅外波段的半導(dǎo)體樣品。

通過(guò)透反比為50:50的第二紅外分束器502將待測(cè)樣品6的PL信號(hào)和參考光源501的輸出光共光路耦合進(jìn)入FTIR光譜系統(tǒng)1，再通過(guò)調(diào)制相敏檢測(cè)和低通濾波技術(shù)分離提取樣品的PL光譜和參考光譜，二者相除可消除環(huán)境傳遞函數(shù)，即可消除大氣吸收對(duì)樣品PL光譜線型的影響。

紅外調(diào)制PL光譜測(cè)試過(guò)程為：動(dòng)鏡103步進(jìn)掃描時(shí)，經(jīng)由定鏡102和動(dòng)鏡 103反射的兩束光具有光程差δ(單位：cm)，探測(cè)器105收集對(duì)應(yīng)的光學(xué)強(qiáng)度I，從而步進(jìn)掃描完成時(shí)獲得干涉圖I(δ)；干涉圖I(δ)經(jīng)過(guò)傅立葉變換獲得光譜B(σ)，其中σ為波數(shù)(單位：cm^-1)。所以，I(δ)和B(σ)的關(guān)系為

待測(cè)樣品6的PL信號(hào)和參考光源501的輸出光通過(guò)透反比為50:50的第二紅外分束器502共光路耦合饋入傅立葉紅外光譜系統(tǒng)1，因此紅外探測(cè)器105 接收到的信號(hào)包括三個(gè)部分，

I_d(δ)＝I_PL(δ)T_PL(σ)+I_REF(δ)T_REF(σ)+I_thermal(δ)T_thermal(σ) (2)

其中I_PL(δ)是經(jīng)過(guò)透反比為50:50的第一紅外分束器101、定鏡102和動(dòng)鏡103 實(shí)現(xiàn)干涉的PL信號(hào)，I_REF(δ)是實(shí)現(xiàn)干涉的參考光，I_thermal(δ)是室溫環(huán)境熱背景輻射信號(hào)，T(σ)是對(duì)應(yīng)光源至探測(cè)器105的光路的傳遞函數(shù)，其中包括了大氣吸收的干擾影響。

斬波輪對(duì)泵浦激光進(jìn)行幅值調(diào)制，設(shè)調(diào)制頻率為ω，所以I_d(δ)是一個(gè)含時(shí) t的交變量

I_d(δ)＝I_PL(δ)sin(ωt+θ_PL)T_PL(σ)+I_REF(δ)T_REF(σ)+I_thermal(δ)T_thermal(σ) (3)

其中的θ_PL為PL信號(hào)的調(diào)制相位。探測(cè)器105的A輸出通道連接至鎖相放大器 402的輸入端，并以調(diào)制頻率ω作為參考頻率，因此鎖相放大器203產(chǎn)生的參考信號(hào)為

I_LIA(t)＝u_ref sin(ωt+θ_ref) (4)

其中u_ref和θ_ref分別為參考信號(hào)的幅值和相位。根據(jù)鎖相放大器原理，將方程(3) 和方程(4)相乘并低通濾波去除與調(diào)制頻率ω相關(guān)的項(xiàng)。鎖相放大器203輸出為

其中K_LIA是鎖相放大器402的傳遞函數(shù)，為一個(gè)常數(shù)。經(jīng)過(guò)傅立葉變換處理電路402實(shí)現(xiàn)反傅立葉變換，獲得PL光譜為

B_PL(σ)∝I_PL(σ)T_PL(σ) (6)

可見(jiàn)待測(cè)樣品6的PL信號(hào)只受到了光路環(huán)境傳遞函數(shù)的影響，其中的最主要原因就是大氣的吸收干擾。

探測(cè)器105的B輸出通道的信號(hào)直接輸入低通濾波器401，濾去與調(diào)制頻率ω相關(guān)的項(xiàng)。因此低通濾波器401的輸出為

室溫環(huán)境熱背景輻射I_thermal(δ)是覆蓋4-30um的寬波段信號(hào)，而且其強(qiáng)度相對(duì)于參考光源501的輸出信號(hào)I_REF(δ)小得多，對(duì)參考光的影響可以忽略。所以低通濾波器401的輸出表達(dá)為

其中K_LP是低通濾波器的傳遞函數(shù)，是一個(gè)常數(shù)。低通濾波器401的輸出饋入傅立葉變換處理電路402，反傅立葉變換后，得到參考光譜：

B_REF(σ)∝I_REF(σ)T_REF(σ) (9)

由參考光源位移控制單元503沿出光方向微調(diào)參考光源501的位置，當(dāng)其處于合適位置時(shí)，參考光源501和待測(cè)樣品6到探測(cè)器105的光路具有等效的大氣環(huán)境，因此T_REF(σ)＝T_PL(σ)。方程(6)除以方程(9)即可消除大氣吸收干擾的影響，所得光譜

B(σ)＝I_PL(σ)/I_REF(σ)∝I_PL(σ) (10)

一方面PL光譜線型具有很窄的線寬，另一方面參考光源501的輸出信號(hào)在寬波段具有均勻的強(qiáng)度分布，所以方程(10)不會(huì)導(dǎo)致PL光譜線型的畸變。由方程(10)可見(jiàn)，最終的PL光譜并不包含光路環(huán)境的傳遞函數(shù)，也即消除了大氣吸收對(duì)光譜線型的干擾。

基于上述理論基礎(chǔ)，下面給出本專利的一個(gè)實(shí)施例。其光路圖和電路連接圖如圖1所示。具體的操作過(guò)程如下：

數(shù)據(jù)獲?。簩⒈闷止庠?輸出的激光照射到待測(cè)樣品6的表面上，利用斬波控制器202控制斬波輪201的調(diào)制頻率，并將斬波輪201置于光路中對(duì)激光進(jìn)行幅值調(diào)制，將斬波控制器202的頻率信號(hào)連接至鎖相放大器203的參考端；將透反比為50:50的第二紅外分束器502置于待測(cè)樣品6的PL發(fā)光到FTIR光譜系統(tǒng)1的光路中，使PL信號(hào)透過(guò)分束器進(jìn)入光譜系統(tǒng)1；連接計(jì)算機(jī)控制/ 顯示平臺(tái)403和參考光源位移控制單元503，同時(shí)由位移控制單元503控制/微調(diào)參考光源501的位置；打開(kāi)參考光源501，使其輸出光被透反比為50:50的第二紅外分束器502反射，調(diào)節(jié)透反比為50:50的第二紅外分束器502的空間角度，使經(jīng)透反比為50:50的第二紅外分束器502反射的參考光與待測(cè)樣品6 的PL信號(hào)共光路耦合進(jìn)入FTIR光譜系統(tǒng)1；將探測(cè)器105的A輸出通道連接至鎖相放大器203的輸入端，B輸出通道連接至低通濾波器401的輸入端；鎖相放大器203和低通濾波器401的輸出端分別連接至雙通道傅立葉變換處理電路402的兩個(gè)通道，并將傅立葉變換處理電路402的兩路輸出信號(hào)分別連接至計(jì)算機(jī)控制/顯示平臺(tái)403；令動(dòng)鏡103進(jìn)入步進(jìn)掃描狀態(tài)，適當(dāng)調(diào)節(jié)斬波輪201 的調(diào)制頻率和鎖相放大器203的靈敏度、積分時(shí)間等參數(shù)，使其滿足步進(jìn)掃描調(diào)制PL技術(shù)的條件；運(yùn)行步進(jìn)掃描過(guò)程，正式開(kāi)始獲取待測(cè)樣品6的PL光譜。

數(shù)據(jù)處理：本專利提出的消除紅外PL大氣吸收干擾方法基于步進(jìn)掃描的紅外調(diào)制PL技術(shù)，可以用相應(yīng)FTIR光譜儀的商業(yè)軟件進(jìn)行光譜處理，也可以用常用的數(shù)據(jù)處理軟件，如origin、gnuplot等進(jìn)行處理，因此便于實(shí)施。所獲得的包含環(huán)境傳遞函數(shù)的PL光譜和參考光譜按照方程(10)進(jìn)行處理，即可消除大氣吸收干擾對(duì)PL光譜線型的干擾。

圖2是本實(shí)施例中InAs/GaSb II型超晶格PL光譜的測(cè)試結(jié)果。其中(a) 為所獲得的包含環(huán)境傳遞函數(shù)的PL光譜，在4.18-4.38um的波段存在非常明顯的大氣二氧化碳紅外吸收導(dǎo)致的光譜凹陷；(b)為所獲得的參考光譜，在相應(yīng)的波段也明顯看到大氣的吸收特征；(c)為根據(jù)方程(10)處理所得的PL光譜， PL光譜的大氣吸收干擾明顯消失，PL光譜線型為典型的半導(dǎo)體禁帶寬度輻射復(fù)合發(fā)光。(c)的PL線型消除了大氣吸收的干擾，根據(jù)此線型可準(zhǔn)確獲得PL光譜的能量、截止波長(zhǎng)、線寬和相對(duì)強(qiáng)度等特征參數(shù)。

由實(shí)施例的結(jié)果可見(jiàn)本專利消除PL光譜大氣吸收干擾的有效性，這也為紅外PL光譜的準(zhǔn)確分析提供了保障，有助于紅外PL光譜技術(shù)的推廣應(yīng)用。