專利名稱：多光束陣列光誘導反射率成像裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及多光束陣列光誘導反射率成像領域，具體是ー種利用衍射分光裝置分光的ニ維光誘導反射率成像裝置。
背景技術：
光誘導反射率成像是ー種比較靈敏的非接觸式光學測量方法。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。對半導體材料而言，光誘導反射率的變化更為復雜ー些，它是光熱信號和光致載流子密度變化結果的疊加，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致的載 3NhN
流子密度變化。實際應用中泵浦光通常是被調制的。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反射率成像技術的應用。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供ー種多光束陣列光誘導反射率成像裝置，解決光誘導反射率應用中逐點掃描成像方法耗時過長的問題。本實用新型的技術方案為多光束陣列光誘導反射率成像裝置，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的樣品臺，從泵浦光源至樣品臺之間依次設置有泵浦光衍射分光裝置、陣列調制器、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。本實用新型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用領域。

圖I是本實用新型的應用結構示意圖。
具體實施方式
見圖1，多光束陣列光誘導反射率成像裝置，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之間依次設置有泵浦光衍射分光裝置5、陣列調制器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，光束組經過陣列光調制器6后被調制，并且其中每一束光的調制頻率各不相同，調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，此線偏振光束經過偏振分光鏡10反射，再經由探測光聚焦透鏡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，其它泵浦光束誘導產生的信號都被濾掉，再依次改變參考信號的頻率，就可以獲得對應的泵浦光束誘導產生的信號，最后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。光電探測器3可與多個模擬-數(shù)字轉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。
權利要求1.多光束陣列光誘導反射率成像裝置，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的樣品臺，其特征在于從泵浦光源至樣品臺之間依次設置有泵浦光衍射分光裝置、陣列調制器、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置有探測光聚焦透鏡和探測光濾光裝置。
2.根據權利要求I所述的多光束陣列光誘導反射率成像裝置，其特征在于所述的泵浦光源選用激光光源或單色光光源；所述的探測光源選用激光光源或單色光光源。
3.根據權利要求I所述的多光束陣列光誘導反射率成像裝置，其特征在于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。
專利摘要本實用新型公開了一種多光束陣列光誘導反射率成像裝置，包括泵浦光源、探測光源、衍射分光裝置、陣列光調制器、分色鏡、光學透鏡、偏振分光元件、光學濾光片和光電探測器。本實用新型通過泵浦光誘導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用領域。
文檔編號G01N21/63GK202614676SQ20122017958
公開日2012年12月19日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權日2012年4月25日
發(fā)明者吳周令, 陳堅 申請人:吳周令