本發(fā)明涉及一種超短脈沖測(cè)量，尤其涉及一種可以矯正自相關(guān)信號(hào)的自相關(guān)測(cè)量?jī)x。

背景技術(shù)：

超短激光脈沖的時(shí)域脈沖寬度和相位信息是超短激光脈沖的重要參數(shù)。由于飛秒激光極窄的時(shí)域脈沖寬度，電子器件的響應(yīng)速度完全不足，要測(cè)量脈沖的時(shí)域?qū)挾群拖辔恍畔⒕鸵柚鈱W(xué)方法。

對(duì)于脈沖寬度的測(cè)量，根據(jù)光速c＝3×10⁸m/s，可以計(jì)算出光在1飛秒內(nèi)傳播0.3微米，這意味著時(shí)間寬度為幾飛秒的超短脈沖在空間上有微米量級(jí)的長(zhǎng)度。而微米量級(jí)的長(zhǎng)度以現(xiàn)有的技術(shù)在空間上是可分辨的，所以將飛秒脈沖的時(shí)域測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)空間長(zhǎng)度的測(cè)量是可行的，其中最為常見(jiàn)的方法就是自相關(guān)法。

自相關(guān)法測(cè)量脈沖寬度的實(shí)驗(yàn)裝置，主要是基于一個(gè)邁克爾遜干涉儀。入射的脈沖信號(hào)經(jīng)一個(gè)半透半反鏡分成兩束，其中一束經(jīng)兩個(gè)固定的全反射鏡返回，另一束則通過(guò)一個(gè)可變延遲的反射裝置上的全反射鏡返回，然后經(jīng)半透半反鏡6兩束光合束后利用雙光子二極管，如圖1所示；有些自相關(guān)則是兩束光合束后通過(guò)一個(gè)倍頻晶體進(jìn)行倍頻，該倍頻利用光電二極管接收倍頻信號(hào)；最后在接收裝置上能獲得一個(gè)與光強(qiáng)平方成正比的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)對(duì)可變延遲的函數(shù)就稱為自相關(guān)信號(hào)，這其中就包含著脈沖的相關(guān)信息。自相關(guān)法又包括強(qiáng)度自相關(guān)和干涉自相關(guān)，上述指出的是干涉自相關(guān)，根據(jù)所測(cè)量脈沖的脈沖寬度，可以進(jìn)行針對(duì)性的選擇。

基于邁克爾遜干涉儀的脈沖測(cè)量都是利用精密的空間位移控制元件來(lái)突破電學(xué)時(shí)間測(cè)量的極限，這就使得空間位移元件的精度對(duì)于超短脈沖的時(shí)間測(cè)量有這非常大的影響。

通常用于可變延遲控制的精密位移元件是步進(jìn)電機(jī)和壓電陶瓷。步進(jìn)電機(jī)行程較長(zhǎng)，但是精度比較低，通常在微米量級(jí)，但是可見(jiàn)光、近紅外的光學(xué)周期為1到3微米，對(duì)于只有幾個(gè)光學(xué)周期的超短脈沖而言，步進(jìn)電機(jī)的精度顯得不足，如果采用高精度的步進(jìn)電機(jī)會(huì)造成成本的明顯上升。壓電陶瓷的精度非常高，通過(guò)微小的調(diào)節(jié)電壓，可以使得壓電陶瓷的形變量在，是進(jìn)行精密位移控制的好選擇，但是壓電陶瓷的形變并不是線性的，這使得需要延遲運(yùn)動(dòng)均勻的自相關(guān)測(cè)量結(jié)果變得不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

邁克爾遜干涉儀配合連續(xù)激光是測(cè)量微小位移的傳統(tǒng)方法，而許多自相關(guān)儀是基于邁克爾遜干涉儀的，這就使得可以利用連續(xù)光來(lái)提高自相關(guān)的位移精度，繼而提高它們的時(shí)間測(cè)量精度，本發(fā)明提出一種干涉位移測(cè)量輔助的自相關(guān)測(cè)量?jī)x，可以矯正自相關(guān)信號(hào)，精確的測(cè)量位移元件的形變。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的一種干涉位移測(cè)量輔助的自相關(guān)測(cè)量?jī)x，所用光學(xué)器件包括一個(gè)可變延遲的反射裝置、兩個(gè)固定的全反射鏡、兩個(gè)半透半反鏡、一個(gè)雙光子二極管和一個(gè)光電二極管，所述可變延遲的反射裝置由第一全反射鏡和第二全反射鏡構(gòu)成，兩個(gè)固定的全反射鏡分別記為第三全反射鏡和第四全反射鏡，兩個(gè)半透半反鏡分別記為第一半透半反鏡和第二半透半反鏡，所述可變延遲的反射裝置與一個(gè)位移元件相連，同時(shí)入射脈沖信號(hào)和矯正用的紅光，通過(guò)自相關(guān)信號(hào)光路和紅光的矯正光路，產(chǎn)生自相關(guān)信號(hào)和紅光干涉信號(hào)，同步記錄后，根據(jù)紅光干涉信號(hào)來(lái)確定所述位移元件的位移量，從而矯正自相關(guān)信號(hào)；所述自相關(guān)信號(hào)光路是：入射的脈沖信號(hào)光入射后，45°射到所述第一半透半反鏡的a點(diǎn)上并分成兩束，其中一束依次經(jīng)過(guò)第一全反射鏡和第二全反射鏡的反射后射向第二半透半反鏡的b點(diǎn)，另一束依次經(jīng)過(guò)第三全反射鏡和第四全反射鏡反射后射向所述第二半透半反鏡的b點(diǎn)；兩束光在所述第二半透半反鏡的b點(diǎn)重新合成，隨后射入所述雙光子二極管，從而產(chǎn)生自相關(guān)信號(hào)；所述紅光的矯正光路是：矯正用的紅光入射后，45°射到第二半透半反鏡的b點(diǎn)上并被分成兩束，其中一束依次經(jīng)過(guò)第二全反射鏡和第一全反射鏡的反射后射向第一半透半反鏡的a點(diǎn)，另一束依次經(jīng)過(guò)第四全反射鏡和第三全反射鏡的反射后射向第一半透半反鏡的a點(diǎn)；兩束光在第一半透半反鏡的a點(diǎn)重新合成，隨后射入所述光電二極管，從而產(chǎn)生紅光干涉信號(hào)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

利用本發(fā)明自相關(guān)測(cè)量?jī)x，通過(guò)同時(shí)入射的脈沖信號(hào)和矯正用的紅光，同時(shí)產(chǎn)生自相關(guān)信號(hào)和紅光干涉信號(hào)，根據(jù)紅光干涉信號(hào)來(lái)確定所述位移元件的位移量，從而矯正自相關(guān)信號(hào)。

附圖說(shuō)明

圖1是傳統(tǒng)的共線自相關(guān)儀的基本構(gòu)成示意圖；

圖2是本發(fā)明利用紅光校正的自相關(guān)測(cè)量?jī)x構(gòu)成示意圖。

圖中：

1、2、3、4均為全反射鏡，5、6均為半透半反鏡，7為雙光子二極管，8為光電二極管，9為同步記錄。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實(shí)施例僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋說(shuō)明，并不用以限制本發(fā)明。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路是，通過(guò)在信號(hào)光相同的位置反方向的入射一束激光二極管產(chǎn)生的658nm紅光，就可以利用紅光的干涉條紋的明暗變化來(lái)確定邁克爾遜干涉儀動(dòng)臂的位移。此外，紅光激光二極管的成本非常低廉，這就避免了使用高級(jí)精密位移元件引起的大量成本代價(jià)。

如圖2所示，本發(fā)明提出的一種干涉位移測(cè)量輔助的自相關(guān)測(cè)量?jī)x，所用光學(xué)器件包括一個(gè)可變延遲的反射裝置、兩個(gè)固定的全反射鏡、兩個(gè)半透半反鏡、一個(gè)雙光子二極管7和一個(gè)光電二極管8，所述可變延遲的反射裝置由第一全反射鏡1和第二全反射鏡2構(gòu)成，兩個(gè)固定的全反射鏡分別記為第三全反射鏡3和第四全反射鏡4，兩個(gè)半透半反鏡分別記為第一半透半反鏡5和第二半透半反鏡6，其中，第三全反射鏡3、第四全反射鏡4、第一半透半反鏡5和第二半透半反鏡6為固定元件。

所述可變延遲的反射裝置即第一全反射鏡1和第二全反射鏡2與一個(gè)位移元件(如壓電陶瓷)相連，同時(shí)入射脈沖信號(hào)和矯正用的紅光，通過(guò)自相關(guān)信號(hào)光路和紅光的矯正光路同時(shí)產(chǎn)生自相關(guān)信號(hào)和紅光干涉信號(hào)，同步記錄9后，根據(jù)紅光干涉信號(hào)來(lái)確定所述位移元件的位移量，從而矯正自相關(guān)信號(hào)。

利用自相關(guān)信號(hào)光路產(chǎn)生自相關(guān)信號(hào)的過(guò)程是：入射的脈沖信號(hào)光入射后，45°射到所述第一半透半反鏡5的a點(diǎn)上并分成兩束。其中一束依次經(jīng)過(guò)第一全反射鏡1和第二全反射鏡2的反射后，從圖2的左側(cè)射向第二半透半反鏡6的b點(diǎn)，另一束依次經(jīng)過(guò)第三全反射鏡3和第四全反射鏡4反射后，從圖2的下側(cè)射向所述第二半透半反鏡6的b點(diǎn)；兩束光在所述第二半透半反鏡6的b點(diǎn)重新合成，隨后射入所述雙光子二極管7，從而產(chǎn)生自相關(guān)信號(hào)。

紅光的矯正光路產(chǎn)生紅光干涉信號(hào)的過(guò)程是：在上述入射脈沖信號(hào)光的同時(shí)，矯正用的紅光入射后，45°射到第二半透半反鏡6的b點(diǎn)上并被分成兩束，其中一束依次經(jīng)過(guò)第二全反射鏡2和第一全反射鏡1的反射后，從圖2的左側(cè)射向第一半透半反鏡5的a點(diǎn)，另一束依次經(jīng)過(guò)第四全反射鏡4和第三全反射鏡3的反射后，從圖2的下側(cè)射向第一半透半反鏡5的a點(diǎn)；兩束光在第一半透半反鏡5的a點(diǎn)重新合成，隨后射入所述光電二極管8，從而產(chǎn)生紅光干涉信號(hào)。之后自相關(guān)信號(hào)同紅光干涉信號(hào)同步記錄，用于位移的矯正。

盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。