TDTR專題：泵浦熱探測(cè)中金屬傳感器薄膜熱傳導(dǎo)性能（一）熱傳導(dǎo)過程在泵浦光與金屬傳感器作用后數(shù)十飛秒內(nèi)，吸收的能量通過電子-電子碰撞引起電子的非平衡熱分布，然后通過電子-聲子碰撞傳遞能量。這可通過雙溫模型（2TM）描述，電子溫度為Te，聲子溫度為Tp。 最后，電子、聲子間的熱平衡在幾皮秒內(nèi)到達(dá)。雙溫模型條件達(dá)到熱平衡(Te=Tp)且樣品層內(nèi)聲子弛豫(Tp遞減)已經(jīng)開始。薄膜傳感器中的電子-聲子演化圖1. (a) 150納米和(b) 50納米厚的鋁膜表面(紅色)和鋁/二氧化硅界面(藍(lán)色)的電子Te(實(shí)線)和聲子Tp(虛線)溫度如圖1紅線，鋁中電子溫度迅速升高，迅速馳豫，代表能量從電子快速轉(zhuǎn)移到聲 ...

TDTR專題：泵浦熱探測(cè)中金屬傳感器薄膜性能（二）時(shí)域熱反射,tdtr,頻域譜,金屬薄膜,電子-聲子耦合,溫度,金,鋁,鉻,鉑,銅,表一.用于2 TM模型計(jì)算的材料列出的屬性包括電子-聲子耦合常數(shù)(g)、電子比熱常數(shù)(γe)、300 K溫度下的熱容常數(shù)(C1)、電子熱導(dǎo)率(λe)和聲子熱導(dǎo)率(λl)。聲子弛豫起始時(shí)間trp由2 TM模型計(jì)算獲得。傅里葉頻譜分析圖1.金和鋁在10 KHz歸一化的頻率響應(yīng)幅度的比較。虛線代表1TM溫度模式，實(shí)線藍(lán)色和橙色代表2TM溫度模式光譜，紅色代表半峰全寬下100 fs激光泵浦脈沖的光譜為了獲得材料的頻率響應(yīng)，將時(shí)域譜進(jìn)行傅里葉變換可得到圖1中的頻域譜，其中藍(lán) ...

振分束器分成泵浦光和探針光。在PBS之前，另一個(gè)半波片用來調(diào)整泵浦和探針光束之間的功率比。泵束通常在0.2-20 MHz范圍內(nèi)使用電光調(diào)制器(EOM)調(diào)制頻率，然后通過物鏡聚焦到樣品。另外一些TDTR設(shè)置使用聲光調(diào)制器(AOM)，但由于AOM的上升時(shí)間長得多，調(diào)制頻率通常有限。EOM調(diào)制頻率作為鎖定檢測(cè)的參考。在通過相同的物鏡聚焦到樣品之前，探針光束通過機(jī)械延遲線產(chǎn)生時(shí)間延遲。探測(cè)束通常在延遲階段之前擴(kuò)束，以減小長距離傳輸導(dǎo)致的發(fā)散。圖1. 典型TDTR系統(tǒng)光學(xué)裝置圖時(shí)域熱反射系統(tǒng) 探測(cè)方式：反射的探測(cè)光束由快速響應(yīng)光電二極管探測(cè)器收集，它將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。然后使用鎖相放大器從強(qiáng)背景噪聲中 ...

激光器都是由泵浦光來泵浦稀土摻雜光纖產(chǎn)生新的波長的光，由于光纖的纖芯很細(xì)，在泵浦光的作用下，光纖內(nèi)很容易形成高功率密度，使得激光工作物質(zhì)的能級(jí)間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，在加入適當(dāng)?shù)恼答伝芈窐?gòu)成諧振腔之后就可以產(chǎn)生激光震蕩。光纖激光器諧振腔的構(gòu)成一般會(huì)有這么幾種，第一種是常見的用F-P腔，即法布里-珀羅腔，如下圖所示第二種是用激光在光纖上刻寫光柵形成光纖光柵作為諧振腔鏡，因?yàn)槭翘囟ㄖ芷诔?shù)的光柵，對(duì)于要形成的激光波長相當(dāng)于高反鏡，而對(duì)于泵浦光來說則是完全透過的。那么用兩個(gè)光纖光柵作為前后腔鏡，就可以實(shí)現(xiàn)直接光纖輸出，并且利用光纖光柵還可以做到單縱模窄線寬輸出的激光。您可以通過我們的官方網(wǎng)站了解更多的產(chǎn) ...

結(jié)構(gòu)示意圖，泵浦激光器有源區(qū)和刻有光柵的稀土摻雜光纖光柵反饋區(qū)同為一體構(gòu)成諧振腔。只用一個(gè)光纖光柵來實(shí)現(xiàn)光反饋和波長選擇，頻率穩(wěn)定性好，同時(shí)避免了稀土摻雜光纖與光柵的溶解損耗。下圖為DBR光纖光柵激光器的基本結(jié)構(gòu)示意圖。利用一段稀土摻雜光纖和一對(duì)相同諧振波長的光纖光柵構(gòu)成諧振腔，可以實(shí)現(xiàn)單縱模工作。同事利用光纖光柵與縱向拉力的關(guān)系，采用拉伸光纖光柵的方法可以實(shí)現(xiàn)波長的連續(xù)可調(diào)?？烧{(diào)范圍最多可以達(dá)到16nm以上。光纖光柵的選頻原理如下圖所示，靠近泵浦端的FBG1光纖光柵對(duì)于泵浦波長具有高透低反的的特性，泵浦光經(jīng)過FBG1之后進(jìn)入增益光纖，在增益光纖中形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)產(chǎn)生受激發(fā)射光。遠(yuǎn)離泵浦端的光纖 ...

接口控制激光泵浦功率和晶體內(nèi)部溫度，進(jìn)而調(diào)整高精度的相位匹配。單光子糾纏源系統(tǒng)組成部分如下所示，主要分模擬部分和數(shù)字部分，其中模擬部分控制PPLN晶體的溫度、激光器的輸出功率和系統(tǒng)溫度控制；數(shù)字部分用于模擬部分溫度采集控制、LCD顯示、以及USB通信等；從上圖可以看出泵浦光可以直接在Pump Output輸出775nm的穩(wěn)定光源，最大功率5mW;也可以使用外部的泵浦光從Pump input輸入；在Output端輸出1550nm的單光子糾纏光源；如果會(huì)用內(nèi)部光源模式，使用保偏光纖將Pump Output的輸出光源接入到PumpInput達(dá)到輸出最終光源；從上圖可以看出系統(tǒng)的組成部分，我們著重分析 ...

研究中，光學(xué)泵浦磁力計(jì)（光泵磁力計(jì)，Optically PumpedMagnetometers, OPMs）是關(guān)鍵突破。OPM是一種基于量子技術(shù)，和SQUIDs有同樣靈敏度的磁場(chǎng)探測(cè)裝置，但是不需要SQIUIDs那樣的超低溫環(huán)境（下圖）光學(xué)泵浦磁力計(jì)（OPM）基本原理：每個(gè)光泵磁力計(jì)包含一個(gè)充滿銣-87原子蒸汽的玻璃室。當(dāng)一束和原子的D1譜線產(chǎn)生諧振的圓偏光穿過蒸汽時(shí)，它將銣原子泵浦到一個(gè)角動(dòng)量順著光束的量子態(tài)。因?yàn)槊總€(gè)原子具備的磁動(dòng)量和角動(dòng)量是相關(guān)聯(lián)的，自旋偏振的原子蒸汽的凈磁化率對(duì)外界磁場(chǎng)非常敏感。當(dāng)所有的原子都在相同的狀態(tài)，并同時(shí)引入偏正態(tài)時(shí)，就不會(huì)產(chǎn)生更多的吸收。這時(shí)候，通過氣室的光強(qiáng) ...

通常不需要對(duì)泵浦光束進(jìn)行幅度調(diào)制來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，而傳統(tǒng)的泵浦探測(cè)系統(tǒng)通常需要對(duì)泵浦光束進(jìn)行調(diào)制來進(jìn)行鎖定檢測(cè)。然而，在不調(diào)制泵浦光束的情況下，在典型的ASOPS實(shí)驗(yàn)中獲得的信號(hào)僅由激光重復(fù)頻率倍數(shù)的頻率響應(yīng)組成(例如，frep、2frep等)。但缺少調(diào)制頻率的頻率分量(例如，fmod、fmod+frep、fmod+2frep等)。由于激光重復(fù)頻率通常是一個(gè)固定值，并且遠(yuǎn)大于調(diào)制頻率frep? fmod，因此如果沒有調(diào)制，ASOPS在熱測(cè)量中的功能將受到極大的損害。為了克服這個(gè)問題，迪爾海爾提出了一種高通量時(shí)域熱反射(HT-TDTR)技術(shù)，該技術(shù)將ASOPS與泵浦光束的高頻調(diào)制相結(jié)合，能夠快速準(zhǔn) ...

，以將反射的泵浦和探測(cè)光束轉(zhuǎn)向檢測(cè)路徑。在檢測(cè)路徑中，泵浦光束被濾波器去除，而探測(cè)光束通過半波片，然后被渥拉斯頓棱鏡分成兩個(gè)正交偏振分量。調(diào)整半波片，使得兩個(gè)分量具有大致相同的強(qiáng)度。通過檢測(cè)平衡檢測(cè)器上相對(duì)強(qiáng)度的變化來監(jiān)測(cè)探測(cè)光束偏振的瞬時(shí)變化。圖1. TR-MOKE探測(cè)方案示意圖。反射探測(cè)光束的偏振態(tài)被渥拉斯頓棱鏡分離，并被平衡探測(cè)器探測(cè)到。放置在沃拉斯頓棱鏡前的半波片用于平衡平均強(qiáng)度在與半波片非完美平衡的情況下，熱反射信號(hào)與瞬態(tài)克爾旋轉(zhuǎn)重疊。由于TR-MOKE信號(hào)會(huì)改變磁性換能器的相反排列磁化狀態(tài)的符號(hào)，因此TR-MOKE信號(hào)可以通過減去為換能器的相反排列磁化狀態(tài)記錄的同相和異相信號(hào)作為V ...

FDTR收集作為泵浦光束調(diào)制頻率的函數(shù)的熱反射信號(hào)，而不是監(jiān)控作為泵浦和探測(cè)脈沖到達(dá)時(shí)間之間的延遲的函數(shù)的熱反射信號(hào)。因此，通過將延遲級(jí)保持在固定位置，基于超快激光的TDTR也可以實(shí)現(xiàn)FDTR的功能。下面先討論和比較脈沖FDTR和連續(xù)FDTR。脈沖FDTR使用與傳統(tǒng)TDTR類似的設(shè)置。唯一不同的是，用于消除TDTR高次諧波信號(hào)的諧振電路不能用于FDTR實(shí)驗(yàn)，因?yàn)閿?shù)據(jù)是作為調(diào)制頻率的連續(xù)函數(shù)獲得的，而諧振電路通常處于固定的截止頻率。然而，如果泵浦光束由純正弦波調(diào)制，或者如果使用干凈正弦波乘法器的數(shù)字鎖定放大器用于鎖定檢測(cè)，或者如果在熱建模中也考慮了高次諧波，則諧振濾波器的使用對(duì)于TDTR并不總是 ...