주요 콘텐츠로 건너뛰기
Search

펌프 프로브 분광법

관련 제품 : UHF-BOX , UHFLI , HF2LI , MFLI

응용기술 설명

diagram of a pump-probe spectroscopy setup using the Zurich Instruments UHFBOX Boxcar Averager

펌프 프로브 기법(Pump-probe schemes)은 짧은 레이저 펄스를 사용하여 초고속 현상을 측정하는데 사용됩니다. 펌프 펄스가 샘플에 영향을 미치면, 전자 여기(electronic excitation)와 같은 다양한 물리적 현상이 유발될 수 있습니다. 광학 지연 라인으로 제어되는 조정 가능한 시간 지연 후, 프로브 펄스가 샘플에 도달합니다. 그 전송 및/또는 반사가 결과적으로 측정됩니다. 시간 지연의 함수로 프로브 신호를 모니터링하면, 생성된 여기(excitation)의 감쇠 역학에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.

펌프 프로브 스펙트로스코피 (펌프 프로브 분광법) 측정의 핵심은 시간 분해능이 광검출기 또는 신호기록 전자장치의 대역폭이 아니라 레이저 펄스의 지속 시간에 의해 결정된다는 것입니다. 초고속 현상을 조사하는 수많은 기술은, 테라헤르츠(THz) 및 라만분광기(Raman spectroscopy)와 같은 펌프 프로브 기법를 기반으로 합니다.

측정 전략

펄스 레이저의 반복 속도는 일반적으로 수 kHz에서 수백 MHz 사이입니다. 개별 펄스의 신호 대 잡음비 (SNR)가 대부분 매우 작기 때문에, 민감감지 전자장치와 높은 평균화가 필요합니다. 가장 일반적인 두 가지 접근 방식은 다음과 같습니다.

  • 빠른 광검출기를 박스카 평균(boxcar averaging)과 함께 사용합니다. 이를 통해 짧은 듀티 사이클 동안 신호를 기록할 수 있으므로, 노이즈만 존재하는 방대한 양의 데이터 기록 시간이 제외됩니다. 이 방법은 가장 높은 SNR을 제공하지만 고사양의 전자측장장비가 요구됩니다.
  • 결과 신호가 전체 기간을 포함하고 정현파에 가깝도록 광검출기의 대역폭을 조정합니다. 이 기법은 신호 감지를 위해 락인앰플리파이어(잠금증폭기)를 사용할 수 있으며, 이는 설정이 쉽고, 모든 비동기(non-synchronous) 노이즈 구성 요소가 효율적으로 제거되므로 충분한 SNR을 제공합니다.

취리히인스트루먼트 선택의 이점

  • 취리히인스트루먼트 장비를 사용하면 논의된 두 가지 측정 전략을 사용할 수 있습니다. 실제로 두 가지 모두 UHFLI에서 동시에 실행될 수 있으므로 직접 비교할 수 있습니다. 낮은 반복률과 낮은 예산에 대한 실험의 경우, HF2LI 또는 MFLI가 두 번째 접근 방식에 대한 매력적인 대안입니다.
  • UHF-BOX 는 유일한 동기식 박스카 평균기(boxcar averager)입니다. 레이저와 동기화되지 않은 모든 노이즈 소스를 제거합니다.
  • UHF-BOX는 데드타임없이 데이터를 수집하여 총 측정 시간을 최소화합니다.
  • 주기적 파형 분석기(Periodic Waveform Analyzer)를 사용하면, 기본 신호의 높은 평균보기를 통해 박스카 윈도우를 쉽게 정의 할 수 있습니다.
  • 설정을 통해 매초 펌프 펄스를 "공백"할 수있는 경우, 장비의 배경 빼기(background subtraction) 기능을 사용하면 배경 잡음 및 신호의 DC 변화에 관계없이 측정을 수행 할 수 있습니다.

상세 내용 문의   견적요청

Publications

Kolarczik, M. et al.

Sideband pump-probe technique resolves nonlinear modulation response of PbS/CdS quantum dots on a silicon nitride waveguide

APL Photonics 3, 016101 (2018)

Gilburd, L., Xu, X.G., Bando, Y., Golberg, D. & Walker, G.C.

Near-field infrared pump–probe imaging of surface phonon coupling in boron nitride nanotubes

J. Phys. Chem. Lett. 7, 289–294 (2016)

Lo, S.S., Shi, H.Y., Huang, L. & Hartland, G.V.

Imaging the extent of plasmon excitation in Au nanowires using pump-probe microscopy

Opt. Lett. 38, 1265-1267 (2013)

문의하기