圖4-2 激發－探測量測系統
激發－探測量測系統如圖4-2所示，我們的雷射源為鈦藍寶石雷射
(Ti:Sapphire laser)，鎖模後出光中心波長為800 nm，脈衝寬度20 fs，脈衝重 複率為75.5 MHz；而鈦藍寶石雷射的激發光源為Coherent Verdi V5固態雷 射，出光波長為532 nm，最大輸出光率為5 W。
當光進入系統前，會先經過一組稜鏡對，作為色散補償(Dispersion compensation)，雖然我們的出光時的脈衝寬度為20 fs，但因為經過了許多光 學元件，例如透鏡、反射鏡、聲光調制器(AO modulator)、真空腔體的玻璃 等，這些都會產生色散效應(positive group velocity dispersion)，使得脈衝變 寬成數百個ps。所以我們運用稜鏡對作negative group velocity dispersion，透 過調整光在稜鏡對中所走的光程，來抵銷眾多光學元件所引起的色散效 應，理論上可以完全抵銷而恢復原始的脈衝寬度。
接著，雷射光依8:2的比率分成強弱兩道光，較強的為激發光，較弱的 為探測光。
激發光會經過一個聲光調制器，這個地方用的聲光調制器與傳統的截 波器相同作用，目的是為了對激發光作調制，激發光被聲光晶體中所形成 的光柵散射，控制聲光調頻率可以使得被調制後的激發光，產生固定頻率 的亮暗調制，而我們調制頻率為97733 Hz，同時也給鎖相放大器相同的調 制頻率。雖然聲光調制器可以達到比截波器更高的頻率，但是因為聲光晶 體的厚度相當厚，所以會產生很嚴重的色散效應。
接著激發光會經過時間延遲裝置(Time delay stage)，這個延遲裝置是由
第四章 飛秒雷射激發－探測量測系統
高精密平移台與平行反射鏡組成，透過控制精密平移台的移動位置與距 離，可以控制激發光與探測光到達樣品表面的相對時間，以達時間解析的 功能。我們所使用的精密平移台為Newprot PM500 series。
在進入低溫系統前，激發光會通過半波片(Half-wave plate)、偏振片 (Polarizer)、最後再經由聚焦鏡聚焦至樣品表面。其中半波片與偏振片的組 合，可以控制我們要的偏振方向及光能量的強度。
探測光一開始也會經過一個與激發光路上完全相同的聲光調制器，但 在這個調制器上，我們並不會加上調制頻率，只是為了使激發及探測光的 色散情形完全相同，如此一來，我們運用稜鏡對做色散補償才能夠達到相 同的效果。接著，探測光會經由分光鏡在分成兩道光，其中一道經過一個 偏振片後，直接導入光偵測器做為參考訊號(Reference)，而另一道則是與激 發光相同，透過半波片、偏振片，控制偏振方向與光強度。
探測光經由樣品表面的反射光(此訊號稱為樣品訊號Signal)，導入光偵 測器(Photodetector)，另外透過調整偏振片可控制參考訊號強度，在這裡我 們控制參考訊號為樣品訊號的兩倍，則光偵測器中的相減電路會將樣品訊 號減去參考訊號(Signal-Reference)後，將光訊號轉成電壓訊號，減去參考訊 號可避免雷射光源長時間量測時，功率的不穩定所產生的雜訊。電壓訊號 再經由鎖相放大器(Lock-in Amplifier)及多功能電表(Multimeter)，再透過電 腦LabView軟體控制，就可以達到自動化量測與初步數據處理。
在本實驗中的LCMO (x = 0.58)薄膜樣品，並沒有軸向上的各向異性，
所以我們運用半波片和偏振片，調整激發光與探測光的偏振方向為互相垂 直，可避免干涉效應影響實驗數據。