빠르고 정확한 박막 검사

소개

펌프-샘플링 탐지는 재료와 생체 시스템에서 초고속 프로세스 (fs에서 ns) 를 관찰하는 데 주로 사용되는 강력하고 효과적인 기술입니다.초단 레이저 펄스 ("펌프"펄스) 를 시료에 비추어 시료 내의 물리적 과정 또는 화학 반응을 자극합니다.그 후 시간 지연이 있는 두 번째 레이저 펄스 ("탐지"펄스) 다발이 초기 자극으로 인한 샘플의 광학적 성질의 변화를 측정하기 위해 샘플을 통과합니다.펌프 펄스와 탐지 펄스 사이의 지연 시간을 변경하여 샘플이 펌프 펄스에 응답하는 상세한 시간 기록을 얻을 수 있으며 높은 시간 해상도를 가지고 있습니다.

펌프 - 샘플링 탐지는 에너지 이동, 광화학 및 기타 중요한 과정의 기본 메커니즘을 이해하는 데 도움이되는 재료 과학 및 화학 분야에서 특히 유용합니다.고성능 펌프-탐지 측정 시스템 구현에는 여러 가지 방법이 있습니다.다음 그림은 우수한 성능을 구현하는 펌프-탐지 장치에 필요한 장비를 개념적으로 비교한 것입니다.K2-Photonics 레이저 솔루션은 고성능 펌프-탐지 측정을 간단한 방식으로 구현하여 펌프-탐지 방법을 실제 응용 프로그램에서 쉽게 배포할 수 있도록 합니다.

주요 과제: 광학 지연 스캔

더 긴 펌프-탐지 지연은 일반적으로 표면 음파와 열 역학을 분석하는 데 필요하며 피초 초음파 등의 응용에서도 마찬가지입니다.긴 스캐닝 범위는 현대 반도체 마이크로칩에서 만나는 것과 같은 총 두께가 수십 마이크로미터에 달하는 복잡한 박막 중첩을 연구 할 수 있습니다.불행히도 기계 지연선을 사용하여 이렇게 긴 거리를 스캔하는 속도는 매우 느리다. 빔이 편향되거나 발산되기 때문에 시스템 오차가 발생하기 쉽고 복잡한 광기계 시스템이 필요하다.또한 느린 광학 지연 스캔 속도는 높은 감도를 얻기 위해 신호를 자물쇠로 감지해야 하므로 시스템의 복잡성이 더욱 증가합니다.

부품 이동이 필요 없는 빠른 광학 지연 스캔: 이중 레이저 방법

비동기식 광학 샘플링 (ASOPS) 은 펌프-탐지 측정에서 장광 지연 스캔을 얻는 대체 방법입니다.두 가지 다른 광 펄스 속도를 사용하는데, 하나는 펌프 광, 다른 하나는 빛을 탐지하는 데 사용되며, 이를 통해 둘 사이의 광 지연을 정확하고 빠르게 스캔할 수 있습니다.이 기술은 종종 초고속 광음 및 기타 순간적 흡수 연구에 사용됩니다.스캔 범위는 펌프 라이트의 반복 주파수에 의해 결정되며, 스캔 속도는 펌프 라이트와 탐지 라이트의 반복 주파수 차이에 의해 결정됩니다.

다음 표에서는 ASOPS의 주요 매개 변수를 요약합니다.

비동기 광 샘플링 (ASOPS) 은 일반적으로 고주파 자물쇠 링과 고대역폭 피드백 전자 장치를 통해 동기화되는 두 개의 독립된 초고속 레이저를 사용합니다.비동기식 광 샘플링(ASOPS)을 사용하여 정확한 타이밍 제어를 수행하려면 타임라인에서 초 단위 정밀도를 얻기 위해 높은 측정 및 피드백 대역폭이 필요합니다.

이동식 부품이 없는 빠른 광학 지연 스캔: 단일 레이저 방법

K2-Photonics사는 단일 레이저를 사용하여 광 지연 스캔을 수행할 필요가 없는 비동기 광 샘플링 (ASOPS) 기술을 위한 솔루션을 개발했습니다.두개별세워진 초고속 레이저.이것은 단일 레이저 챔버 내에서 두 개의 펄스 시퀀스를 생성하여 구현되며, 각 펄스 시퀀스는 각각 펌프 소스와 탐지 소스로 사용할 수 있습니다.

전통적인 이중 레이저 비동기 광 샘플링 시스템에 비해 이 단일 챔버 이중 빗 모양의 레이저 솔루션은 많은 이점을 가지고 있습니다.첫째, 실험 장치를 크게 단순화하고 필요한 구성 요소 수를 줄여 시스템을 더욱 컴팩트하고 안정적으로 만듭니다.둘째, 펌프 소스와 탐지 소스가 모두 같은 레이저 캐비티에서 나왔기 때문에 관련 펄스 소음 특성을 가지고 있기 때문에 타임라인의 안정성을 향상시켰다.제거됐어요두개별서다입레이저 간의 전자 피드백 회로에 대한 수요는 시스템의 전체적인 안정성을 크게 향상시켰다.

산입 소음 제한 신호 감지 능력

K2 Photonics는 솔리드 스테이트 레이저 기술을 선택하여 단일 챔버 이중 빗 레이저 시스템을 만듭니다.이 기술은 레이저가 고주파에서 초저강도의 소음을 가지게 한다.일반적으로 1 MHz 이상의 주파수의 경우 상대 강도 노이즈 (RIN) 가 -160 dBc/Hz 미만입니다.이 낮은 베이스 노이즈는 특히 ASOPS에 유용합니다. 대부분의 관심 신호가 레이저 노이즈의 영향을 받지 않는 고주파에 있기 때문입니다.사실 신호상의 소음은 주로 탐침이 광전이극관의 산립소음을 검측하는데 이는 광전이극관의 탐침출력과 응답도에 의해 결정된다.따라서 K2 Photonics 시스템에서 솔리드 스테이트 레이저 기술을 사용하면 ASOPS보다 높은 노이즈 측정 및있다뛰어난 선형 시간 지연 축은 초고속 스펙트럼 및 기타 응용프로그램을 위한 보다 민첩한 도구가 됩니다.

펌프 프로브 애플리케이션에서 K2 Photonics의 이점

• 높은 정밀도

단일 캐비티 구조와 공소음 억제는 전체 광학 지연 스캐닝 과정에서 타임라인의 초단위 정밀도를 보장합니다.

• 작은 크기

기계식 지연 블록과 자물쇠 증폭기가 필요 없어 고성능 펌프 프로브 설치의 실현 절차를 크게 간소화했다.

• 높은 감도

자물쇠형 고체 레이저는 고주파에서 초저소음 (RIN 및 타이밍) 을 가진 레이저를 생성하여 고감도 측정을 실현합니다.