專利名稱:高分辨率窄線寬長時效探測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種高分辨率窄線寬長時效探測裝置。主要用來探測微觀尺度的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)微觀物質(zhì)動力學(xué)研究。
背景技術(shù)：
已有技術(shù)中法國萊茵哈特.黑勒在“用優(yōu)化外差法探測高分辨彌散波光譜”(High-resolution diffusing-wave spectroscopy usingtimizedheterodyne detection)[J.Opt.Soc.Am.A Vol.20，No.11，p2179(2003)]一文中闡述了弱光強自相關(guān)儀測量彌散波光譜的理論和實驗，并預(yù)測可以用到多次散射無序系統(tǒng)中長時效動力學(xué)研究中。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高分辨率窄線寬長時效探測裝置，該裝置應(yīng)具有同時獲得窄線和高效率探測的特點。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是利用激光分光使樣品實現(xiàn)飽和吸收提高窄線探測能力，另一束探測光與經(jīng)樣品的泵浦光進(jìn)行自相關(guān)以提高探測效率。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種高分辨率窄線寬長時效探測裝置，其特點是該裝置的構(gòu)成包括一激光光源，在該激光光源的激光的前進(jìn)方向有第一分光元件和第二分光元件，一斬波器位于第一分光元件和第二分光元件之間，一鎖定放大器的一端與該斬波器相連，另一端與信號處理器的輸出端相連；在第二分光元件的透射光方向設(shè)第一反射元件，在第一分光元件的反射的第一探測光束I1方向設(shè)第四反射元件，樣品置于第一反射元件反射的泵浦光束I0和第四反射元件反射的第一探測光束I1的交叉處，所述的第一反射元件和第四反射元件的設(shè)置洽可使泵浦光束I0和第一探測光束I1在樣品中成小角度地相向而行，第三反射元件置于第二分光元件的反射的第二探測光I2方向，第二反射元件置于第一反射元件反射的泵浦光束I0光經(jīng)樣品的輸出方向，經(jīng)第二反射元件反射的泵浦光束I0和經(jīng)第三反射元件的反射的第二探測光束I2會合到偏振元件，經(jīng)小孔光闌進(jìn)入第二接收裝置；在樣品的探測光束I1輸出端設(shè)第一接收裝置，該第一接收裝置的輸出端與信號處理器的輸入端相連。
所述的激光光源是激光二極管、半導(dǎo)體激光器、或光纖激光器。
所述的第一分光元件和第二分光元件是二向色片。
所述的的斬波器是一帶有葉片的風(fēng)扇。
所述的鎖定放大器(4)是雙相正交鎖定放大器。
所述的第一、第二、第三、第四反射元件是平面反射鏡。
所述的第一合第二接收裝置為CCD二極管列陣探測器、光電二極管、光電倍增管、多通道板、示波器或計算機。
所述的樣品可是固體直接制成的樣品、或是玻璃器皿做成的容器盛放液體和氣體樣品。
所述的信號處理器為計算機、或示波器。
本發(fā)明的高分辨率窄線寬長時效探測裝置的優(yōu)點1、高探測效率；2、跟蹤微觀動力學(xué)行為；3、可測樣品種類多，即可以是固體樣品、液體樣品或氣體樣品。
圖1是本發(fā)明高分辨率窄線寬長時效探測裝置最佳實施例的光路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1-激光光源 2-第一分光元件 3-斬波器 4-鎖定放大器 5-第二分光元件 6-第一反射元件 7-信號處理器 8-第一接收裝置 9-樣品 10-第二反射元件 11-偏振元件12-光闌小孔 13-第二接收裝置 14-第三反射元件 15-第四反射元件具體實施方式
先請參閱圖1，圖1是本發(fā)明高分辨率窄線寬長時效探測裝置最佳實施例的光路結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見，本發(fā)明高分辨率窄線寬長時效探測裝置的構(gòu)成包括一激光光源1，在該激光光源1的激光的前進(jìn)方向有第一分光元件2和第二分光元件5，一斬波器3位于第一分光元件2和第二分光元件5之間，一鎖定放大器4的一端與該斬波器3相連，另一端與信號處理器7的輸出端相連，在第二分光元件5的透射光方向設(shè)第一反射元件6，在第一分光元件2的反射的第一探測光束I1方向設(shè)第四反射元件15，樣品9置于第一反射元件6反射的泵浦光束I0和第四反射元件15反射的第一探測光束I1的交叉處，所述的第一反射元件6和第四反射元件15的設(shè)置洽可使泵浦光束I0和第一探測光束I1在樣品9中成小角度地相向而行，第三反射元件14置于第二分光元件5的反射的第二探測光I2方向，第二反射元件10置于第一反射元件6反射的泵浦光束I0光經(jīng)樣品9的輸出方向，經(jīng)第二反射元件10反射的泵浦光束I0和經(jīng)第三反射元件14的反射的第二探測光束I2會合到偏振元件11，經(jīng)小孔光闌12進(jìn)入第二接收裝置13；在樣品9的探測光束I1輸出端設(shè)第一接收裝置8，該第一接收裝置8的輸出端與信號處理器7的輸入端相連。
所說的激光光源1是激光二極管、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器。
所說的偏振元件11為尼克耳棱鏡，或偏振片，或渥拉斯頓棱鏡。
所說的第一分光元件2和第二分光元件5是二向色片。
所說的斬波器3是旋轉(zhuǎn)扇葉片構(gòu)成的。
所說的鎖定放大器4是由相關(guān)器、同步積分器、旋轉(zhuǎn)電容濾波器構(gòu)成的。
所說的反射元件是由平面反射鏡、或凹面反射鏡構(gòu)成的。
所說的樣品9是固體直接制成的樣品、或是玻璃器皿做成的容器盛放液體和氣體樣品。
所說的第一接收裝置8和第二接收裝置13是CCD二極管列陣探測器，或者是光電二極管，或者是光電倍增管，或者是多通道板，或是示波器，或者是計算機。
所說的信號處理器7是光電轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的。
本發(fā)明的高分辨率窄線寬長時效探測裝置工作過程是激光光源1發(fā)射的激光入射到第一分光元件2上，從第一分光元件2出射的一束強光經(jīng)斬波器3調(diào)制后射第二向分光元件5，經(jīng)第二分光元件5分出的較強的泵浦光束I0經(jīng)第一反射元件6的反射光照射到樣品9，從第一分光元件2出射的另一束較弱的第一探測光I1經(jīng)第四反射元件15反射后射向樣品9之后進(jìn)入第一接收裝置8；使泵浦光束I0經(jīng)過斬波器3和鎖定放大器4調(diào)制后，再令兩束光以幾乎完全相反的方向通過樣品9。由于泵浦光束足夠強，它們與樣品9的原子作用后，吸收了光量子的原子被泵浦至激發(fā)態(tài)。當(dāng)其吸收能力達(dá)到飽和以后，就暫時不能再吸收相同的輻射光量子。在這種情況下，較弱的探測光束I1就可以不被吸收地通過樣品9，到達(dá)接收器8。必須使兩束光與同一群原子發(fā)生作用，即只有那些沿軸向速度為零的原子，才能對兩束相向而行的原子不貢獻(xiàn)多普勒頻移。由于泵浦光束I0預(yù)先經(jīng)過了調(diào)制，在調(diào)制激光波長時，通過鎖定放大器4預(yù)先接收到相應(yīng)的光譜，這樣就事先把飽和吸收光譜中那些對多普勒頻移無貢獻(xiàn)的原子挑選了出來，使泵浦光束I0僅對這些原子發(fā)生作用，實現(xiàn)窄線寬測量。經(jīng)第二分光元件5分出的第二探測光束I2經(jīng)第三反射元件14與從樣品9出射的經(jīng)第二反射元件10反射后的強光I0到偏振元件11會合，經(jīng)光闌小孔12后被第二接收裝置13接收，第二接收裝置13獲得的信號是測量的空間尺寸。
在圖1所示的裝置中，激光光源1是用固體激光器作光源，同時輸出波長在1064nm，輸出功率100mW。小孔光闌12與樣品9的距離為0.9m，樣品9為鈉金屬芯片，測得線寬為50MHz。
權(quán)利要求
1.一種高分辨率窄線寬長時效探測裝置，其特征在于該裝置的構(gòu)成包括一激光光源(1)，在該激光光源(1)的激光的前進(jìn)方向有第一分光元件(2)和第二分光元件(5)，一斬波器(3)位于第一分光元件(2)和第二分光元件(5)之間，一鎖定放大器(4)的一端與該斬波器(3)相連，另一端與信號處理器(7)的輸出端相連，在第二分光元件(5)的透射光方向設(shè)第一反射元件(6)，在第一分光元件(2)的反射的第一探測光束I1方向設(shè)第四反射元件(15)，樣品(9)置于第一反射元件(6)反射的泵浦光束I0和第四反射元件(15)反射的第一探測光束I1的交叉處，所述的第一反射元件(6)和第四反射元件(15)的設(shè)置洽可使泵浦光束I0和第一探測光束I1在樣品(9)中成小角度地相向而行，第三反射元件(14)置于第二分光元件(5)的反射的第二探測光I2方向，第二反射元件(10)置于第一反射元件(6)反射的泵浦光束I0光經(jīng)樣品(9)的輸出方向，經(jīng)第二反射元件(10)反射的泵浦光束I0和經(jīng)第三反射元件(14)的反射的第二探測光束I2會合到偏振元件(11)，經(jīng)小孔光闌(12)進(jìn)入第二接收裝置(13)；在樣品(9)的探測光束I1輸出端設(shè)第一接收裝置(8)，該第一接收裝置(8)的輸出端與信號處理器(7)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高分辨率窄線寬長時效探測裝置，其特征在于所述的激光光源(1)是激光二極管、半導(dǎo)體激光器、或光纖激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高分辨率窄線寬長時效探測裝置，其特征在于所述的第一分光元件(2)和第二分光元件(5)是二向色片。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高分辨率窄線寬長時效探測裝置，其特征在于所述的的斬波器(3)是一帶有葉片的風(fēng)扇。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高分辨率窄線寬長時效探測裝置，其特征在于所述的鎖定放大器(4)是雙相正交鎖定放大器。
6根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高分辨率窄線寬長時效探測裝置，其特征在于所述的第一、第二、第三、第四反射元件是平面反射鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高分辨率窄線寬長時效探測裝置，其特征在于所述的第一合第二接收裝置為CCD二極管列陣探測器、光電二極管、光電倍增管、多通道板、示波器或計算機。
專利摘要
一種高分辨率窄線寬長時效探測裝置，該裝置由激光光源、第一分光元件、斬波器、鎖定放大器、第二分光元件、四個反射元件、兩個接收裝置、信號處理器、偏振元件和小孔光闌構(gòu)成，本發(fā)明裝置是利用激光分光使樣品實現(xiàn)飽和吸收提高窄線探測能力，另一束探測光與經(jīng)樣品的泵浦光進(jìn)行自相關(guān)以提高探測效率。本發(fā)明裝置具有窄線寬、高分辨率和長時效的特點。
文檔編號G01Q10/00GKCN1603790SQ200410084251
公開日2005年4月6日 申請日期2004年11月17日
發(fā)明者龔尚慶, 金石琦 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan