Direkt zum Inhalt
Search

Pump-Probe-Spektroskopie

Verwandte Produkte: UHF-BOX, UHFLI, HF2LI, MFLI

Anwendungbeschreibung

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

Pump-Probe-Messungen werden verwendet, um ultraschnelle Phänomene mit kurzen Laserpulsen zu messen. Beim Auftreffen des Pumpimpulses auf die Probe können verschiedene physikalische Phänomene induziert werden - zum Beispiel eine elektronische Anregung. Nach einer einstellbaren Zeitverzögerung, die oft mit einer optischen Verzögerungsleitung gesteuert wird, trifft ein Sondenpuls auf die Probe: ihre Transmission und/oder Reflexion wird daraufhin gemessen. Durch die Beobachtung des Sondensignals in Abhängigkeit von der Zeitverzögerung ist es möglich, Informationen über die Abklingdynamik der erzeugten Anregung zu erhalten.

Ein wesentlicher Aspekt der Pump-Probe-Messungen ist, dass die Zeitauflösung durch die Dauer der Laserpulse bestimmt wird und nicht durch die Bandbreite der Photodetektoren oder der Signalaufzeichnungselektronik. Zahlreiche Techniken zur Untersuchung ultraschneller Phänomene basieren auf dem Pump-Probe-Schema, wie z. B. die THz- und Raman-Spektroskopie.

Messverfahren

Die Wiederholraten von gepulsten Lasern liegen typischerweise zwischen einigen kHz und Hunderten von MHz. Da das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) der einzelnen Pulse oft sehr klein ist, sind eine empfindliche Detektionselektronik sowie die Aufintegrierung und Mittelung der Messwerte erforderlich. Zwei der gängigsten Ansätze sind:

  • Verwendung von schnellen Photodetektoren in Kombination mit Boxcar-Mittelung. Dies ermöglicht die Aufzeichnung des Signals über ein kurzes Tastverhältnis und schließt somit die große Teile der Datenaufzeichnungszeit aus, in denen nur Rauschen vorhanden ist. Diese Methode bietet das höchste SNR, ist aber auch die anspruchsvollste für die Elektronik.
  • Stellen Sie die Bandbreite des Photodetektors so ein, dass das resultierende Signal die gesamte Periode abdeckt und nahe an einer Sinuskurve liegt. Diese Technik kann sich auf einen Lock-in-Verstärker zur Signaldetektion stützen, der einfach einzurichten ist und einen ausreichenden SNR bietet, da alle nicht-synchronen Rauschkomponenten effizient unterdrückt werden.

Vorteile mit Zurich Instruments

  • Mit Zurich Instruments können Sie beide diskutierte Messstrategien verfolgen. Tatsächlich können beide Verfahren gleichzeitig auf dem UHFLI laufen, sodass sie sich die Ergebnisse direkt vergleichen lassen. Für eine niedrige Wiederholrate und Experimente mit einem geringeren Budget sind der HF2LI oder der MFLI attraktive Alternativen für den zweiten Ansatz.
  • Die UHF-BOX ist der einzige synchrone Boxcar-Averager. Er unterdrückt alle Rauschquellen, die nicht mit Ihren Lasern synchronisiert sind.
  • Der UHF-BOX erfasst Daten ohne Totzeiten und minimiert so die Gesamtmesszeit.
  • Mit dem Periodic Waveform Analyzer erhalten Sie eine hoch gemittelte Ansicht Ihres Basissignals und können die Boxcar-Fenster einfach definieren.
  • Wenn Ihr Setup es Ihnen ermöglicht, jeden zweiten Pumpimpuls "auszublenden", können Sie mit unserer Funktion zur Hintergrundsubtraktion Messungen unabhängig von Hintergrundrauschen und DC-Verschiebungen des Signals durchführen.

Gerne sprechen Sie uns an

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)

Kontaktieren Sie uns