多光束陣列光誘導(dǎo)反射率成像裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術(shù)公開了一種多光束陣列光誘導(dǎo)反射率成像裝置，包括泵浦光源、探測光源、衍射分光裝置、陣列光調(diào)制器、分色鏡、光學(xué)透鏡、偏振分光元件、光學(xué)濾光片和光電探測器。本實用新型專利技術(shù)通過泵浦光誘導(dǎo)探測光的反射率變化進行反射率成像，且在成像速度上比傳統(tǒng)的對樣品逐點掃描方法可以有很大提高；同時由于無需進行逐點掃描，具體檢測及成像儀器設(shè)計可以避免使用移動部件，有利于提高儀器的穩(wěn)定性、降低成本、進一步小型化以及拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及多光束陣列光誘導(dǎo)反射率成像領(lǐng)域，具體是ー種利用衍射分光裝置分光的ニ維光誘導(dǎo)反射率成像裝置。
技術(shù)介紹
光誘導(dǎo)反射率成像是ー種比較靈敏的非接觸式光學(xué)測量方法。其基本原理是基于材料在光(以下稱泵浦光)的作用下會發(fā)生反射率變化。這種反射率變化在多數(shù)情況下是因為材料吸收泵浦光能量而導(dǎo)致局部溫度升高引起的，其物理過程可以用公式簡化表達為AR = -AT(I) dR其中，極是材料表面反射率的變化，是材料反射率溫度系數(shù)，マ是材料吸收泵浦光能量而導(dǎo)致的溫度變化。由式中可以看出，在泵浦光特性確定的情況下，光誘導(dǎo)反射率的變化決定于被測材料的物理特性，特別是光吸收和熱物性。對半導(dǎo)體材料而言，光誘導(dǎo)反射率的變化更為復(fù)雜ー些，它是光熱信號和光致載流子密度變化結(jié)果的疊加，其物理過程可以簡化描述如下= ャヒhN (2) 3T dN其中，是材料反射率載流子密度系數(shù)，Αμ是材料吸收泵浦光能量而導(dǎo)致的載 3NhN流子密度變化。實際應(yīng)用中泵浦光通常是被調(diào)制的。泵浦光輻照樣品表面而引起溫度或載流子密度變化并導(dǎo)致樣品反射率發(fā)生變化，而反射率的變化通常由另一束較弱的光(探測光)來進行探測。泵浦光和探測光同時聚焦在樣品表面上并且重疊在一起。反射率的變化一般比較微弱，需要利用鎖相技術(shù)來進行檢測。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(yuǎn)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。然而這種傳統(tǒng)的ニ維掃描成像方法在實際應(yīng)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，樣品每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(tǒng)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X500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。這種成像速度很慢的缺點極大地限制了光誘導(dǎo)反射率成像技術(shù)的應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)要解決的技術(shù)問題是提供ー種多光束陣列光誘導(dǎo)反射率成像裝置，解決光誘導(dǎo)反射率應(yīng)用中逐點掃描成像方法耗時過長的問題。本技術(shù)的技術(shù)方案為多光束陣列光誘導(dǎo)反射率成像裝置，包括泵浦光源、探測光源、光電探測器、與泵浦光源和探測光源對應(yīng)的樣品臺，從泵浦光源至樣品臺之間依次設(shè)置有泵浦光衍射分光裝置、陣列調(diào)制器、分色鏡和聚焦成像透鏡；從探測光源至樣品臺之間依次設(shè)置有探測光衍射分光裝置、偏振分光鏡、四分之一波片、所述的分色鏡和所述的聚焦成像透鏡；所述的光電探測器設(shè)置于偏振分光鏡的后端，從所述的偏振分光鏡至光電探測器之間設(shè)置有探測光聚焦透鏡和探測光濾光裝置。所述的泵浦光源選用激光光源或単色光光源；所述的探測光源選用激光光源或單 色光光源。所述的泵浦光衍射分光裝置和探測光衍射分光裝置均可選用位相型分光光柵。本技術(shù)在成像速度上比傳統(tǒng)的對樣品逐點掃描方法可以有很大提高，且由于無需進行逐點掃描，具體檢測及成像儀器設(shè)計可以避免使用移動部件，有利于提高儀器的穩(wěn)定性、降低成本、進ー步小型化以及拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。附圖說明圖I是本技術(shù)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式見圖1，多光束陣列光誘導(dǎo)反射率成像裝置，包括泵浦光源I、探測光源2、光電探測器3和樣品臺4 ;從泵浦光源I至樣品臺4之間依次設(shè)置有泵浦光衍射分光裝置5、陣列調(diào)制器6、分色鏡7和聚焦成像透鏡8，；從探測光源2至樣品臺4之間依次設(shè)置有探測光衍射分光裝置9、偏振分光鏡10、四分之一波片11、分色鏡7和聚焦成像透鏡8 ;光電探測器3設(shè)置于偏振分光鏡10的后端，，從偏振分光鏡10至光電探測器3之間設(shè)置有探測光聚焦透鏡12和探測光濾光裝置13 ;泵浦光源I和探測光源2均可選用激光光源或単色光光源；泵浦光衍射分光裝置5和探測光衍射分光裝置9均可選用位相型分光光柵。多光束陣列光誘導(dǎo)反射率成像方法，包括以下步驟(I)、將被測樣品14至于樣品臺4上；(2)、泵浦光源I發(fā)出的泵浦光束，泵浦光束經(jīng)過泵浦光衍射分光裝置5后被分為呈陣列分布的光束組，光束組經(jīng)過陣列光調(diào)制器6后被調(diào)制，并且其中每一束光的調(diào)制頻率各不相同，調(diào)制后的泵浦光束組由分色鏡7反射、并通過聚焦成像透鏡8聚焦后照射到放置于樣品臺4上的被測樣品14的表面；(3)、探測光源2發(fā)出的探測光束，經(jīng)過探測光衍射分光裝置9后被分為呈陣列分布的探測光束組，探測光束組依次經(jīng)過偏振分光鏡10形成線偏振光束、四分之一波片11將線偏振光束轉(zhuǎn)化成圓偏振光束并透過分色鏡7后，由聚焦成像透鏡8會聚到被測樣品14表面，并且與聚焦后的泵浦光束組在被測樣品表面重合，泵浦光束組在樣品表面對應(yīng)區(qū)域激發(fā)局部溫度變化，從而引起被測樣品對探測光束反射率的變化，探測光束組中每一束探測光都對應(yīng)與泵浦光束組中的一束泵浦光重合；(4)、由被測樣品14表面反射的探測光束組再依次經(jīng)過聚焦成像透鏡8、分色鏡7和四分之一波片11后，由圓偏振光束轉(zhuǎn)化成線偏振光束，且偏振方向與探測光源2發(fā)出的探測光束線偏振方向成90度，此線偏振光束經(jīng)過偏振分光鏡10反射，再經(jīng)由探測光聚焦透鏡12會聚、探測光濾光裝置13后進入光電探測器3。光電探測器3的輸出信號利用鎖相檢測技術(shù)探測，此時，以與某一被調(diào)制的泵浦光束的調(diào)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(dǎo)產(chǎn)生的反射率變化信號能夠被鎖相放大器測出，其它泵浦光束誘導(dǎo)產(chǎn)生的信號都被濾掉，再依次改變參考信號的頻率，就可以獲得對應(yīng)的泵浦光束誘導(dǎo)產(chǎn)生的信號，最后根據(jù)泵浦光束的編號以及對應(yīng)測得的信號，獲得空間分辨的 ニ維圖像。光電探測器3可與多個模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路或鎖相放大器并行測量，進ー步節(jié)省測量時間，提高成像速度。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
多光束陣列光誘導(dǎo)反射率成像裝置，包括泵浦光源、探測光源、光電探測器、與泵浦光源和探測光源對應(yīng)的樣品臺，其特征在于：從泵浦光源至樣品臺之間依次設(shè)置有泵浦光衍射分光裝置、陣列調(diào)制器、分色鏡和聚焦成像透鏡；從探測光源至樣品臺之間依次設(shè)置有探測光衍射分光裝置、偏振分光鏡、四分之一波片、所述的分色鏡和所述的聚焦成像透鏡；所述的光電探測器設(shè)置于偏振分光鏡的后端，從所述的偏振分光鏡至光電探測器之間設(shè)置有探測光聚焦透鏡和探測光濾光裝置。

【技術(shù)特征摘要】
1.多光束陣列光誘導(dǎo)反射率成像裝置，包括泵浦光源、探測光源、光電探測器、與泵浦光源和探測光源對應(yīng)的樣品臺，其特征在于從泵浦光源至樣品臺之間依次設(shè)置有泵浦光衍射分光裝置、陣列調(diào)制器、分色鏡和聚焦成像透鏡；從探測光源至樣品臺之間依次設(shè)置有探測光衍射分光裝置、偏振分光鏡、四分之一波片、所述的分色鏡和所述的聚焦成像透鏡；所述的光電探測器設(shè)置于偏振分光鏡的后端...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳周令，陳堅，
申請(專利權(quán))人：吳周令，
類型：實用新型
國別省市：