一種基于激光陣列誘導表面熱形變效應的成像裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種基于激光陣列誘導表面熱形變效應的成像裝置，包括有泵浦光源、探測光源、樣品臺和順次設置的空間濾波器、探測光濾光片和光電探測器；泵浦光源至樣品臺之間順次設置有泵浦光衍射分光裝置、分色鏡和聚焦成像透鏡；探測光源至樣品臺之間順次設置有探測光衍射分光裝置、偏振分光鏡、四分之一波片、分色鏡和聚焦成像透鏡；四分之一波片設置于偏振分光鏡一輸出端的后端；空間濾波器設置于偏振分光鏡另一輸出端的后端。本實用新型專利技術在成像速度上比傳統的對樣品逐點掃描方法可以有很大提高，另外由于無需進行逐點掃描，具體檢測及成像儀器設計可以避免使用移動部件，有利于提高儀器的穩定性、降低成本、進一步小型化以及拓寬應用領域。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及光熱檢測
，具體是ー種基于激光陣列誘導表面熱形變效應的成像裝置。
技術介紹
利用激光誘導表面熱形變效應進行檢測的基本原理是基于材料在光(以下稱泵浦光)的作用下表面因吸收光能量導致局部溫度升高，從而發生形變。這種熱形變的空間分布及其隨時間的變化與泵浦光參數和材料特性緊密相關。而且，由于這種表面熱形變，從材料表面反射出來的光的傳播特性會發生變化，產生會聚或發散效應，就像新増加了ー個透鏡。因此，這種表面熱形變效應又稱為表面熱透鏡效應。 利用表面熱形變效應進行材料特性檢測和分析的最為常見的方法是利用一束振幅經過調制的泵浦光照射被測樣品表面誘導產生熱形變，同時利用另一束探測光經過樣品表面熱形變區域來探測泵浦光引起的表面熱形變。測量時，在反射回來的探測光光路中加入ー個空間濾波器，經過空間濾波器后到達光電探測器的探測光能量會因為表面熱形變對探測光的會聚或發散效應而變化。實際測量中，為提高響應，通常需要利用鎖相技木。而對樣品的ニ維成像則是通過對樣品進行逐點掃描來獲得。這種ニ維掃描成像方法可以獲得較高的分辨率，在遠場測量條件下近似受限于泵浦光/探測光的衍射極限，比較容易達到亞微米量級。但是，這種ニ維掃描成像方法在實際應用中受到很大限制。主要原因是成像速度太慢。一方面由于信號較弱，對每ー個樣品點都要進行一定時間的鎖相積分；另一方面，樣品毎次移動都需要花費一定的移動和等待時間，后者是為了使整個系統從機械震動到局部溫度都能達到新的平衡。這樣一般情況下獲得一幅5微米橫向分辨率的500微米X 500微米的圖像需要近一小時的時間。如果樣品吸收微弱，則要增加積分時間，成像時間就會更長。這個缺點極大地限制了該技術的應用。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是提供一種基于激光陣列誘導表面熱形變效應的成像裝置，解決利用表面熱透鏡效應進行ニ維成像過程中需要逐點掃描，從而耗時過長的問題。本技術的技術方案為—種基于激光陣列誘導表面熱形變效應的成像裝置，包括有泵浦光源和探測光源，位于泵浦光源和探測光源后端的樣品臺和順次設置的空間濾波器、探測光濾光片和光電探測器；從所述的泵浦光源至樣品臺之間順次設置有泵浦光衍射分光裝置、分色鏡和聚焦成像透鏡；從所述的探測光源至樣品臺之間順次設置有探測光衍射分光裝置、偏振分光鏡、四分之一波片、分色鏡和聚焦成像透鏡；所述的四分之一波片設置于偏振分光鏡ー輸出端的后端；所述的空間濾波器設置于偏振分光鏡另ー輸出端的后端；所述的光電探測器為光電探測器陣列。所述的泵浦光衍射分光裝置和分色鏡之間設置有陣列光調制器，所述的光電探測器為光電探測器陣列或ー個光電探測器。所述的基于激光陣列誘導表面熱形變效應的成像裝置還包括有探測光聚焦透鏡，所述的探測光聚焦透鏡設置于偏振分光鏡和空間濾波器之間或設置于空間濾波器的后端。本技術的優點本技術在成像速度上比傳統的對樣品進行逐點掃描方法可以有很大提高，另外由于無需進行逐點掃描，具體檢測及成像儀器設計可以避免使用移動部件，有利于提高 儀器的穩定性、降低成本、進ー步小型化以及拓寬應用領域。附圖說明圖I為本技術實施例的結構示意圖。具體實施方式見圖1，一種基于激光陣列誘導表面熱形變效應的成像裝置，包括有泵浦光源I和探測光源2，位于泵浦光源I和探測光源2后端的樣品臺3，順次設置于泵浦光源I至樣品臺3之間的泵浦光衍射分光裝置4、陣列光調制器5、分色鏡6和聚焦成像透鏡7，順次設置于探測光源2至樣品臺3之間的探測光衍射分光裝置8、偏振分光鏡9、四分之一波片10、分色鏡6和聚焦成像透鏡7，順次設置于偏振分色鏡9的后端的探測光聚焦透鏡11、空間濾波器12、探測光濾光片13和光電探測器14 ;其中，四分之一波片10設置于偏振分色鏡9透射輸出端的后端；探測光聚焦透鏡11設置于偏振分光鏡9反射輸出端的后端。探測光濾光片13的作用為遮擋雜散光，理論上只有探測光可以通過。見圖1，一種基于激光陣列誘導表面熱形變效應的成像方法包括以下步驟(I)、將被測樣品15至于樣品臺3上；(2)、泵浦光源I發出的泵浦光經泵浦光衍射分光裝置4分成等光強的、呈等間距陣列分布的泵浦光束組，泵浦光束組再經陣列光調制器5后或得調制，每一束光的調制頻率可以視探測終端的具體情況來確定如果使用單一光電調制器，則每一束光的調制頻率各不相同；如果使用光電探測器陣列，則每一束光的調制頻率可以相同；此泵浦光束組再經分色鏡6反射，并通過聚焦成像透鏡7后會聚后照射被測樣品15表面，泵浦光束組的每一束泵浦光在被測樣品15照射區域引起了相應的局部表面變形；(3)、探測光源2發出的探測光經探測光衍射分光裝置8分成等光強的、呈等間距陣列分布的探測光束組，探測光束組依次經偏振分光鏡9、四分之一波片10、分色鏡6，然后由聚焦成像透鏡7會聚后照射被測樣品15表面，且探測光束組的每一束探測光均與泵浦光束組的每一束泵浦光在空間上重合；(4)、由被測樣品15反射出來的探測光束組，再經過聚焦成像透鏡7、分色鏡6、四分之一波片10，然后由偏振分光鏡9反射并經探測光聚焦透鏡11會聚調整、經過空間濾波器12、探測光濾光片13后進入光電探測器14測得探測光二維表面熱形變信號圖像。光電探測器14的輸出信號利用鎖相檢測技術探測。此時，以與某一被調制的泵浦光束的調制頻率相同的交流信號作為鎖相檢測的參考信號，這樣只有該泵浦光束誘導產生的表面熱形變信號能夠被鎖相放大器測出，其它泵浦光束誘導產生的信號都被濾掉。依次改變參考信號的頻率，就可以獲得對應的泵浦光束激發的表面熱形變信號。再根據泵浦光束的編號以及對應測得的信號，獲得空間分辨的ニ維圖像。 實際使用中也可以利用多個模擬-數字轉換電路或鎖相放大器對每一束探測光進行并行測量，以節省依次改變參考信號進行測量的時間，進ー步提高成像速度。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于激光陣列誘導表面熱形變效應的成像裝置，包括有泵浦光源和探測光源，位于泵浦光源和探測光源后端的樣品臺和順次設置的空間濾波器、探測光濾光片和光電探測器；其特征在于：從所述的泵浦光源至樣品臺之間順次設置有泵浦光衍射分光裝置、分色鏡和聚焦成像透鏡；從所述的探測光源至樣品臺之間順次設置有探測光衍射分光裝置、偏振分光鏡、四分之一波片、分色鏡和聚焦成像透鏡；所述的四分之一波片設置于偏振分光鏡一輸出端的后端；所述的空間濾波器設置于偏振分光鏡另一輸出端的后端；所述的光電探測器為光電探測器陣列。

【技術特征摘要】
1.一種基于激光陣列誘導表面熱形變效應的成像裝置，包括有泵浦光源和探測光源，位于泵浦光源和探測光源后端的樣品臺和順次設置的空間濾波器、探測光濾光片和光電探測器；其特征在于從所述的泵浦光源至樣品臺之間順次設置有泵浦光衍射分光裝置、分色鏡和聚焦成像透鏡；從所述的探測光源至樣品臺之間順次設置有探測光衍射分光裝置、偏振分光鏡、四分之一波片、分色鏡和聚焦成像透鏡；所述的四分之一波片設置于偏振分光鏡一輸出端的后端；所述的空間濾波器設置于偏振分光鏡另一輸出端的后...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳周令，陳堅，
申請(專利權)人：合肥知常光電科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：