光热测量系统(光学弱吸收测量系统)
光热测量系统的主要用途是对不同光学元件(如镀膜、基底、晶体、界面等)的吸收特性进行表征。该装置采用泵浦-探测方式,基于热透镜效应,吸收测试在“泵浦”激光的波长下进行。为提高灵敏度,泵浦光经斩波调制,以实现对被测样品的周期性加热。探测光束感知被吸收的泵浦光所引起的加热效应。经斩波的泵浦光提供周期性加热,使探测光束的波形产生周期性扰动。光热信号表现为在较大的光电探测器电流上产生的小幅调制。平均电流(即直流信号 DC)与其在斩波频率处的小幅调制(即交流信号 AC)共同决定调制深度 AC/DC,该深度与吸收成正比。硅光电探测器采集 AC 和 DC 信号,并由调至斩波频率的双锁相放大器进行处理。
仪器的灵敏度由噪声等效吸收泵浦功率定义。理论上,灵敏度不存在绝对极限(通过更强的信号滤波,噪声总可以进一步降低);然而,在实际系统条件下(如数据采集时间限制、普通实验室环境),对多数光学材料,灵敏度优于 25 nW。因此,当泵浦输出功率为 2 W(经斩波后约 1 W)时,可检测到低至 0.025 ppm 的吸收。
参数指标:
表面吸收灵敏度(透射探测器,熔融石英基底,1 W 入射泵浦功率):优于 0.25 ppm
体吸收灵敏度(透射探测器,熔融石英,1 W 入射泵浦功率):优于 5 ppm/cm
表面吸收灵敏度(反射探测器,熔融石英基底,1 W 平均入射功率):优于 0.5 ppm
斩波频率:390 Hz ± 10 Hz
探测波长:633 nm
泵浦/探测交叉角:0.12 rad ± 0.02 rad
泵浦聚焦光斑尺寸:75 µm ± 20 µm
探测聚焦光斑尺寸:225 µm ± 50 µm
横向空间分辨率(FWHM ):优于 60 µm
纵向空间分辨率(FWHM ):优于 1 mm
噪声等效吸收功率(透射探测器,熔融石英基底,表面信号):< 0.25 µW
噪声等效吸收功率(透射探测器,熔融石英,体吸收信号):< 5 µW/cm
体吸收灵敏度(透射探测器,熔融石英,1 W 入射功率):优于 5 ppm/cm
噪声等效吸收功率(反射探测器,熔融石英基底):< 0.5 µW
探测光:
型号:Pacific Lasertec 05-LHP-121 或其他
输出功率:2 mW(3R 级)
波长:633 nm
RMS 噪声:30 Hz–10 MHz 频段内 0.1 %
XYZ位移台:
制动器类型:步进电机
X 轴平移范围:50 mm
Y 轴平移范围:50 mm
Z 轴平移范围:50 mm
** 其他应用及配置,比如热扩散测量、光折变材料以及载流子特性测试,详细可咨询上海昊量光电设备有限公司。
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