實驗方法

4.2.1 系統時間延遲零點定位

在 4.1.2 節中我們已說明讓激發光在樣品表面的直徑大於探測光，此時 我們緩緩調整探測光的位置，使其置於激發光光點的中心，以確保它們在 空間上的重合。之後把樣品拿開，再於原處放一個非線性二倍頻晶體 BBO(Beta-Barium Borate)，BBO 晶體的特性為在特定的偏振與角度之下，

會吸收激發光與探測光的脈衝，並產生二倍頻的藍光(400 nm)，當在 BBO

晶體產生最強之二倍頻藍光的位置，即將此位置定義為時間延遲零點。

另外，我們亦可以使用晶體來量測雷射脈衝寬度，當移動延遲裝置時，

會改變激發光與探測光在時間延遲上之重合情形，當兩道光脈衝重合最好 時，BBO 晶體將產生最強的二倍頻藍光；反之，若時間重合不良時，二倍 頻藍光將變弱，我們使用光電倍增管(PMT)量測二倍頻藍光強度隨時間延遲 變化的情形，即可估計雷射脈衝寬度。再配合調整稜鏡對的位置做色散補 償，最後量測到達樣品表面的雷射脈衝寬度約為 40 fs。

第四章 極化飛秒光譜實驗系統及研究 HTSC 特性之原理

4.2.2 樣品量測實驗步驟

在系統架設完成之後，我們即可進行樣品的超快光譜量測，樣品量測 的實驗步驟如下：

1 先將樣品用碳膠的貼在樣品座上，再將樣品放入真空腔。先旋轉樣品的 角度，以確保金鏡將探測光反射到光偵測器上時，金鏡不會擋到任一條 入射光，此時將偵測光光路上的 AOM 開啟，調頻率至 97.7 MHz，再將 光偵測器的電壓供應器打開，之後調整金鏡、光偵測器、光偵測器之前 的 透 鏡 及 針 孔 (pinhole) 的 相 對 位 置 ， 使 偵 測 到 的 強 度 約 為 0.3~0.6 V(DC)。之後任意移動光點在樣品上的位置，確定偵測到的光強度皆在 0.3~0.6 V(DC)的範圍，此步驟代表樣品的法線方向平行於入射光源，而 所偵測到的訊號才不會損失。

2 開渦卷(Scroll pump)，約等 15 分鐘壓力降至 10^-1torr 以下，再打開渦輪 幫浦(turbo pump)，之後可將真空抽至 10^-6torr 左右。

3 開雷射之後，需等 1 到 2 個小時，以確定雷射光源穩定後再鎖膜，鎖模 之後，觀察鎖模光點的狀況，出光位置，再利用光譜儀來測量確定沒有 連續波輸出的光源存在，才可開始做量測。

5 量、偏振方向與光點在樣品表面之重合。我們使用 power meter，配合 偏振片與半波片的相對角度進行雷射功率控制。實驗時，我們所使用的 激發光功率與探測光功率比為 40mW：2mW。在偏振方向上，若樣品於

6 表面上並無軸向解析，我們可以將激發光與探測光的偏振方向控制為互

相垂直，以避免光譜擷取時由激發光與探測光產生的干涉(Interference) 現象，此效應會造成擷取訊號上的困擾，但若樣品於表面上有軸向解 析，則需將激發光與探測光的偏振方向同時調整至欲量測之軸向上。

7 降溫進行光譜量測：開氦氣將系統冷卻時，必頇很緩慢的升壓(壓力讀數 約在-720 torr)，慢慢等溫度計的讀數開始下降(大約必頇等 15 分鐘左 右)，再詴著把閥門轉大一點(壓力讀數約在-680~-660 torr)，從室溫降至 13 K 左右需半小時。在低溫下時，我們以溫控計所讀到的溫度為控溫的 準則，到達所要溫度時，頇等其熱平衡約 5~10 分鐘，再開始量測。利 用此時間，先確定激發光與探測光的能量是否為 40:1 進入樣品表面的極 化方向是否正確。之後，再確定以下各項儀器打開了沒 : 鎖相放大器、

AOM、光偵測器以及其電壓供應器。最後，由 CCD 看出激發光與探測 光的光點是否重合，如果沒有，需微調至光點重合時，才開始實驗上的 測量。

第四章 極化飛秒光譜實驗系統及研究 HTSC 特性之原理