一种飞秒激光泵浦-探测载流子动力学自动测量方法与流程

本发明涉及一种飞秒激光泵浦-探测载流子动力学自动测量方法。

背景技术：

1、飞秒激光泵浦-探测载流子动力学测量需要在不同泵浦-探测时延下重复完成泵浦延迟定位、探测延迟扫描、泵浦状态切换和信号采集，并在较长时间范围内连续获取载流子从激发、瞬态演化到弛豫和恢复的动力学过程。

2、该类实验涉及两个延迟执行机构、泵浦状态控制装置以及信号检测装置之间的协同。若依靠人工逐步操作或各设备分散控制，不仅测量效率较低，而且容易造成不同时间点之间测量条件不一致；在长时间连续扫描过程中，光源漂移还可能叠加到测量结果中，影响载流子真实动力学响应的获取。因此，需要将泵浦时延推进、探测扫描、泵浦状态切换、信号采集和数据处理组织为可连续执行的自动协同测量过程。

技术实现思路

1、本发明针对上述问题，提供一种飞秒激光泵浦-探测载流子动力学自动测量方法，通过对两个延迟执行机构、泵浦状态控制装置和信号检测装置进行协同控制，实现载流子动力学测量过程的自动执行。

2、本发明通过以下技术方案实现：一种飞秒激光泵浦-探测载流子动力学自动测量方法，所述方法通过自动控制与数据处理单元对泵浦延迟执行机构、探测延迟执行机构、泵浦状态控制装置及信号检测装置进行协同控制，包括：

3、（1）设备初始化与状态读取；

4、（2）延迟位置调整和预扫描：分别调整泵浦延迟执行机构和探测延迟执行机构的位置，通过人工辅助调整和/或预扫描确定有效泵浦-探测信号所在位置及正式测量区间；

5、（3）测量参数设置：设置泵浦延迟扫描起止范围和步长，并设置探测延迟扫描范围、方向及信号采集参数；

6、（4）泵浦延迟定位：控制泵浦延迟执行机构移动至当前目标位置，并读取其状态，在满足当前测量条件后进入当前泵浦时延位置的测量；

7、（5）当前泵浦时延位置下的探测与状态采集：通过自动控制与数据处理单元控制泵浦状态控制装置建立泵浦关闭和泵浦开启状态，并在相应状态下控制探测延迟执行机构完成设定时间窗口扫描，同步采集参考信号和光激发信号；

8、（6）当前时间点数据处理与关联：对参考信号和光激发信号进行处理，得到当前泵浦延迟位置对应的载流子响应，并将当前泵浦时延位置与测量结果关联记录；

9、（7）循环判断与自动推进：判断当前泵浦时延位置的测量是否完成以及泵浦延迟扫描是否结束；若未结束，则更新下一泵浦时延目标位置，控制泵浦延迟执行机构移动至下一位置，并重复当前泵浦时延位置下的探测、状态采集和数据处理过程；

10、（8）结果输出：全部泵浦时延位置测量完成后，将各时间点的载流子响应按时延排列，输出载流子动力学曲线。

11、进一步的，设备初始化与状态读取包括建立自动控制与数据处理单元与泵浦延迟执行机构、探测延迟执行机构、泵浦状态控制装置及信号检测装置之间的通信，完成设备初始化并读取各设备当前状态。

12、进一步的，延迟位置调整和预扫描包括分别调整泵浦延迟执行机构、探测延迟执行机构的位置，通过人工辅助调整和/或预扫描寻找有效泵浦-探测信号，确定时间零点附近位置以及正式测量区间。

13、进一步的，测量参数设置包括设置泵浦延迟扫描起止范围和步长，以及探测延迟扫描范围、方向和相关信号采集参数。

14、进一步的，泵浦延迟定位时，控制泵浦延迟执行机构移动至当前目标位置，并根据读取的执行机构状态确认其满足当前测量条件。

15、进一步的，在每一个泵浦时延位置下，控制泵浦状态控制装置在泵浦关闭和泵浦开启状态之间切换，并在相应状态下控制探测延迟执行机构执行设定时间窗口扫描，同步获取当前泵浦时延位置对应的参考信号和光激发信号。

16、进一步的，对参考信号和光激发信号进行积分、比值、归一化中的一种或多种处理，得到当前泵浦延迟位置对应的载流子响应，并将泵浦时延位置与对应测量结果关联保存。

17、进一步的，完成当前泵浦时延位置的探测延迟扫描、泵浦状态切换、信号采集和数据处理后，判断泵浦延迟扫描是否结束；若未结束，则自动更新下一泵浦时延目标位置并重复上述测量循环。

18、进一步的，在长时间连续测量过程中，同步记录用于表征光源变化的参考信息，并利用所述参考信息对测量结果进行漂移校正。

19、与依赖人工逐步操作的测量方式相比，本发明将泵浦延迟执行机构作为载流子演化时间的外层推进变量，并在每一个泵浦时延位置下自动完成探测延迟扫描、泵浦关闭/开启状态切换、信号采集和数据处理；通过设备状态读取和循环判断实现测量步骤的连续推进，并可在长时间测量中同步记录参考信息进行漂移校正，从而形成从设备初始化、预扫描到动力学曲线输出的一体化自动测量流程。

1.一种飞秒激光泵浦-探测载流子动力学自动测量方法，其特征在于：所述方法通过自动控制与数据处理单元对泵浦延迟执行机构、探测延迟执行机构、泵浦状态控制装置及信号检测装置进行协同控制，包括：

2.根据权利要求1所述的一种飞秒激光泵浦-探测载流子动力学自动测量方法，其特征在于：设备初始化与状态读取包括建立自动控制与数据处理单元与泵浦延迟执行机构、探测延迟执行机构、泵浦状态控制装置及信号检测装置之间的通信，完成设备初始化并读取各设备当前状态。

3.根据权利要求1所述的一种飞秒激光泵浦-探测载流子动力学自动测量方法，其特征在于：延迟位置调整和预扫描包括分别调整泵浦延迟执行机构、探测延迟执行机构的位置，通过人工辅助调整和/或预扫描寻找有效泵浦-探测信号，确定时间零点附近位置以及正式测量区间。

4.根据权利要求1所述的一种飞秒激光泵浦-探测载流子动力学自动测量方法，其特征在于：测量参数设置包括设置泵浦延迟扫描起止范围和步长，以及探测延迟扫描范围、方向和相关信号采集参数。

5.根据权利要求1所述的一种飞秒激光泵浦-探测载流子动力学自动测量方法，其特征在于：泵浦延迟定位时，控制泵浦延迟执行机构移动至当前目标位置，并根据读取的执行机构状态确认其满足当前测量条件。

6.根据权利要求1所述的一种飞秒激光泵浦-探测载流子动力学自动测量方法，其特征在于：在每一个泵浦时延位置下，控制泵浦状态控制装置在泵浦关闭和泵浦开启状态之间切换，并在相应状态下控制探测延迟执行机构执行设定时间窗口扫描，同步获取当前泵浦时延位置对应的参考信号和光激发信号。

7.根据权利要求1所述的一种飞秒激光泵浦-探测载流子动力学自动测量方法，其特征在于：对参考信号和光激发信号进行积分、比值、归一化中的一种或多种处理，得到当前泵浦延迟位置对应的载流子响应，并将泵浦时延位置与对应测量结果关联保存。

8.根据权利要求1所述的一种飞秒激光泵浦-探测载流子动力学自动测量方法，其特征在于：完成当前泵浦时延位置的探测延迟扫描、泵浦状态切换、信号采集和数据处理后，判断泵浦延迟扫描是否结束；若未结束，则自动更新下一泵浦时延目标位置并重复上述测量循环。

9.根据权利要求1所述的一种飞秒激光泵浦-探测载流子动力学自动测量方法，其特征在于：在长时间连续测量过程中，同步记录用于表征光源变化的参考信息，并利用所述参考信息对测量结果进行漂移校正。