本發(fā)明屬于光譜測量技術(shù)領(lǐng)域，是一種利用飛秒激光微加工系統(tǒng)誘導(dǎo)長磷光光譜的測量方法。
背景技術(shù)：
長磷光是指當(dāng)激發(fā)光源切斷后能持續(xù)發(fā)光的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的長磷光材料，又名“夜光粉”，在日光或者紫外光的短暫照射下，撤去光源，仍在很長一段時間內(nèi)持續(xù)發(fā)光。傳統(tǒng)的長磷光材料已經(jīng)在隱蔽照明、緊急照明設(shè)施，航空、航海和汽車儀表盤顯示以及道路標(biāo)記等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
1998年，邱建榮小組發(fā)現(xiàn)，飛秒激光輻照含稀土離子(ce3+、tb3+、pr3+)的鈣鋁硅玻璃，撤去激光后，被飛秒激光作用的部分還發(fā)出明亮的磷光。這種激光誘導(dǎo)長磷光現(xiàn)象引起了國內(nèi)外的重視。后來他們又系統(tǒng)報道了稀土離子(eu2+)、過渡金屬離子(mn2+)摻雜的硼酸鹽以及摻鍺的石英玻璃等在飛秒激光輻照后的長磷光現(xiàn)象。
以一玻璃塊體的長磷光樣品為例，經(jīng)紫外光照射，樣品的表面和內(nèi)部的所有區(qū)域都發(fā)出長磷光。而飛秒激光經(jīng)過物鏡的聚焦，可以在樣品表面以及內(nèi)部的任意深度加工出任意尺寸的圖形(最小可達(dá)微米量級)，加工出的圖形區(qū)域就是長磷光發(fā)光區(qū)。所以說，飛秒激光誘導(dǎo)的長磷光是空間選擇性的。這種空間可選擇性的長磷光在三維立體顯示、三維光學(xué)存儲以及工藝美術(shù)上有重要應(yīng)用。
為了研究飛秒激光誘導(dǎo)的長磷光的發(fā)光機(jī)理與發(fā)光性能，就必須精確測量出長磷光光譜以及光譜隨時間的變化。然而，飛秒激光誘導(dǎo)的長磷光的發(fā)光特點(diǎn)是，激光先加工的區(qū)域先發(fā)光，后作用的區(qū)域后發(fā)光。比如說，我們用激光掃出一個1mm×1mm的區(qū)域來測光譜，當(dāng)激光掃完這個1mm2的區(qū)域的最后一個點(diǎn)時，激光掃的第一個點(diǎn)的長磷光已經(jīng)發(fā)光一段時間了。有的長磷光材料會有多個發(fā)光中心，不僅光譜強(qiáng)度隨時間衰減，光譜的譜型也會隨著時間變化。光譜的精確測量就要求飛秒激光作用的區(qū)域一起發(fā)光。然而這種激光作用區(qū)域不同步發(fā)光的特性就給光譜的精確測量帶來了不便。經(jīng)過實驗論證，飛秒激光誘導(dǎo)的長磷光與環(huán)境溫度有關(guān)，當(dāng)環(huán)境溫度為0℃時，即使是激光作用過的區(qū)域也沒有發(fā)光現(xiàn)象，然而當(dāng)環(huán)境溫度升至室溫時，激光作用過的區(qū)域會出現(xiàn)長磷光。因此，利用長磷光與溫度的關(guān)系，開展飛秒激光誘導(dǎo)的長磷光相關(guān)機(jī)理與性能的研究，就需要一個專門的利用飛秒激光微加工裝置誘導(dǎo)長磷光光譜的測量方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于解決飛秒激光誘導(dǎo)的長磷光光譜不能精確測量的問題，利用飛秒激光誘導(dǎo)的長磷光與溫度的關(guān)系，提出一種利用飛秒激光微加工裝置誘導(dǎo)長磷光光譜的測量方法。該方法結(jié)構(gòu)簡單，操作安全方便，可以測量不同溫度以及不同時刻的長磷光光譜，然后用作圖軟件計算出某一溫度下每個時刻對應(yīng)的光譜積分強(qiáng)度，得到不同溫度下光譜積分強(qiáng)度隨時間衰減圖，并作非線性擬合，根據(jù)擬合的參數(shù)，研究飛秒激光誘導(dǎo)的長磷光的發(fā)光機(jī)理。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：
利用飛秒激光微加工裝置誘導(dǎo)長磷光光譜的測量方法，包括飛秒激光微加工裝置，其特征在于，該系統(tǒng)還包括：顯微光譜收集裝置及溫控裝置；
所述的飛秒激光微加工裝置，包括飛秒激光器，反射飛秒激光的二向色鏡，聚焦飛秒激光的顯微物鏡，反射光譜的反射鏡，三位可移動的載物臺以及放于樣品臺上的樣品。從飛秒激光器出射的飛秒激光通過顯微物鏡，聚焦到樣品內(nèi)部，實現(xiàn)對樣品內(nèi)部的精確加工。
所述的顯微光譜收集裝置包括兩個微透鏡，光纖以及光譜儀。飛秒激光誘導(dǎo)的長磷光光譜被顯微物鏡收集，透過二向色鏡，然后被反射鏡反射進(jìn)入微透鏡聚焦，耦合到光纖中，再通過另一個微透鏡導(dǎo)入到光譜儀狹縫中。
所述的溫控裝置包括容器，放置在該容器內(nèi)的樣品臺、蒸餾水以及可調(diào)節(jié)溫度的智能加熱棒。樣品放在樣品臺上，蒸餾水淹沒樣品。飛秒激光加工時，使水溫為0℃，所以飛秒激光加工過程中，被作用的區(qū)域不發(fā)光，待激光加工結(jié)束后，使水溫加熱到室溫，此時飛秒激光加工的區(qū)域同時發(fā)光，用光譜收集裝置可精確測量出長磷光的光譜強(qiáng)度及譜型隨時間的變化，然后對采集的光譜進(jìn)行強(qiáng)度積分，得到光譜積分強(qiáng)度隨時間衰減圖，并作非線性擬合，根據(jù)擬合的參數(shù)，研究飛秒激光誘導(dǎo)的長磷光的發(fā)光機(jī)理。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果如下：
本發(fā)明利用飛秒激光誘導(dǎo)的長磷光與溫度的關(guān)系，將樣品置于溫控裝置中，通過調(diào)節(jié)溫度使飛秒激光作用的區(qū)域一起發(fā)光，能夠精確地測量出長磷光光譜其強(qiáng)度及譜型隨時間的變化。此外，通過調(diào)節(jié)到不同溫度，可以對比不同溫度下長磷光光譜隨時間的衰減，這對于研究飛秒激光誘導(dǎo)的長磷光的發(fā)光機(jī)理及發(fā)光特性具有重要意義。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，性能穩(wěn)定，給精確測量飛秒激光誘導(dǎo)的長磷光光譜提供了可靠高效的途徑。
附圖說明
圖1是利用飛秒激光微加工裝置誘導(dǎo)長磷光光譜的測量方法示意圖
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不應(yīng)因此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
請參閱圖1，圖1是利用飛秒激光微加工裝置誘導(dǎo)長磷光光譜的測量方法示意圖，如圖所示，本發(fā)明是一種利用飛秒激光微加工裝置誘導(dǎo)長磷光光譜的測量方法，包括飛秒激光微加工裝置，其特征在于，該系統(tǒng)還包括：顯微光譜收集裝置及溫控裝置；
所述的飛秒激光微加工裝置包括飛秒激光器1，反射飛秒激光的二向色鏡3，聚焦飛秒激光的顯微物鏡4，反射長磷光光譜的反射鏡12，三位可移動的載物臺5以及放于樣品臺上的樣品6。
所述的顯微光譜收集裝置包括微透鏡13、光纖14、微透鏡15以及光譜儀16；
所述的溫控裝置包括容器9，放置在該容器內(nèi)的樣品臺7、蒸餾水8以及可調(diào)節(jié)溫度的智能加熱棒10；
從飛秒激光器1出射的飛秒激光2通過二向色鏡3反射到顯微物鏡4中，經(jīng)物鏡4聚焦到樣品6內(nèi)部。樣品6放在固定在容器9中的樣品臺7上，蒸餾水8淹沒樣品6，此時調(diào)節(jié)水溫為0℃。容器9放在載物臺5上，飛秒激光加工過程中，載物臺5三維移動，實現(xiàn)對樣品的精密加工，被激光加工的區(qū)域在0℃下不發(fā)光。加工結(jié)束后，將水溫加熱至室溫，此時樣品被加工的區(qū)域同時發(fā)出長磷光11，被顯微物鏡4收集，透過二項色鏡3，被反射鏡12反射進(jìn)入第一微透鏡13，然后聚焦耦合到光纖14中，再通過第二微透鏡15導(dǎo)入到光譜儀16中，測量出室溫下的光譜。此后每隔n(n可以任意設(shè)置)分鐘采集一次長磷光光譜，直到光譜不被探測到。然后用作圖軟件計算出每個時刻對應(yīng)的光譜積分強(qiáng)度，得到光譜積分強(qiáng)度隨時間衰減圖，并作非線性擬合，根據(jù)擬合的參數(shù)，研究飛秒激光誘導(dǎo)的長磷光的發(fā)光機(jī)理。
此外，飛秒激光加工后，可將水溫升至任意溫度，就可以測量該溫度下的長磷光光譜隨時間的變化，通過數(shù)據(jù)處理得到該溫度下光譜積分強(qiáng)度隨時間衰減曲線，這對長磷光的發(fā)光機(jī)理和使用性能的研究有重要作用。