專利名稱：單脈沖自相關(guān)測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種關(guān)于激光脈沖寬度相關(guān)測量的測量儀，主要適用于強(qiáng)激光脈沖寬度參數(shù)的測量。
激光脈沖的時間寬度是超短脈沖激光系統(tǒng)的一個基本參數(shù)，如何對其進(jìn)行準(zhǔn)確的測量一直是一個很重要的問題。近年來，隨著啁啾脈沖放大技術(shù)的發(fā)展，超短超強(qiáng)激光脈沖的產(chǎn)生有了很大的突破，將為物理，化學(xué)，生物等學(xué)科中超短超強(qiáng)過程的研究提供強(qiáng)有力的手段。為了能夠?qū)Φ椭貜?fù)頻率(幾十HZ)的放大激光脈沖的時間延遲進(jìn)行準(zhǔn)確測量和便于激光裝置的調(diào)整，有必要建立能對單次激光脈沖的寬度進(jìn)行實時監(jiān)測的測量儀器。F.Salin等人在文章“52飛秒脈沖的單次測量”(＂Single-shot measurement ofa 52-fs pulse＂)(應(yīng)用光學(xué)，26卷，第二十一期，1987年，4528--4531頁)(Applied Optics)中，提出一種結(jié)構(gòu)是將一激光束經(jīng)過分束和光學(xué)延遲，然后同時入射于一二次諧波晶體中，如圖2所示，透反膜板3將入射光束Gr分為兩束，一束為透射光束Gt，另一束為反射光束Gf；透射光束Gt被直角反射鏡6延遲以后，經(jīng)過反射鏡5入射于二次諧波晶體11上，反射光束Gf經(jīng)反射鏡7后也入射于二次諧波晶體11上，兩光束在二次諧波晶體11上產(chǎn)生的倍頻光信號Ge經(jīng)過一柱面透鏡9會聚于探測器8上，利用探測器8所接收到的二次諧波信號的空間強(qiáng)度分布，來推測出激光脈沖寬度的大小。在這種結(jié)構(gòu)中，測量儀器可測量的時間范圍由入射于二次諧波晶體上的兩光束之間的夾角來決定，當(dāng)入射光脈沖的時間寬度變化比較大時，這一角度也需要有很大的變化，而現(xiàn)有的測量儀器一般都是為某一特定的時間寬度范圍設(shè)計的，當(dāng)入射激光的時間范圍變化較大時，必需更換元件或換用不同的測量儀器，通用性不強(qiáng)，這使得現(xiàn)有儀器使用起來很不方便，增加了使用成本。
本實用新型的目的是針對現(xiàn)有儀器上的缺點，設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)的單脈沖自相關(guān)測量儀，在同一臺測量儀器上，不需要更換光學(xué)元件，即可拓寬儀器的測量范圍；在保證測量精確度的同時，方便這種測量儀器的應(yīng)用，降低使用成本。
本實用新型的單脈沖自相關(guān)測量儀，包括在外殼的底板15上，沿著入射光束Gr前進(jìn)的方向，依次固定有小孔光闌2，反射鏡1，透反膜板3，光束Gr經(jīng)透反膜板3后被分成兩束，一束為透過透反膜板3的透射光束Gt，另一束為被透反膜板3反射的反射光束Gf，沿著透射光束Gt前進(jìn)的方向上，在底板15上依次固定有用以提供時間延遲的直角反射鏡6，反射鏡5，反射鏡12，反射鏡14，經(jīng)過反射鏡14將透射光束Gt入射于能夠產(chǎn)生二次諧波的諧波晶體11上；沿著透反膜板3反射的反射光束Gf前進(jìn)的方向上，在底板15上依次固定有反射鏡4，反射鏡7，反射光束Gf被反射鏡7反射后，經(jīng)過反射鏡4，透反膜板3，反射鏡13，入射于反射鏡14，反射鏡14將反射光束Gf也入射于諧波晶體11上；沿著諧波晶體11產(chǎn)生的二次諧波光束Gc的傳輸方向上，依次固定在底板15上，有狹縫10，柱面透鏡9，最后是探測元件8，如圖1所示。所說的反射鏡7，12，13是置于固定在底板15上的可以移動的平臺上。
本實用新型在光束入射于二次諧波晶體11前，要通過12，13，14三個反射鏡，通過對這一組反射鏡的調(diào)整，可實現(xiàn)入射于晶體11上的兩光束之間夾角的改變，其中反射鏡12，13分別是固定在一個可以左右移動的平臺上，反射鏡14則固定不動。當(dāng)入射激光脈沖寬度為飛秒量級時，為了保證儀器的時間分辨率(可分辨的最小時間)，在二次諧波晶體上需要小的入射光夾角，為達(dá)到這一要求，反射鏡12向右移動，反射鏡13向左移動，同時移向晶體的對稱軸線，當(dāng)移到所需的位置后，水平轉(zhuǎn)動兩個反射鏡的角度，使兩光束經(jīng)反射鏡12，13反射后在晶體11上相交于一點，如圖3所示；當(dāng)入射光脈沖時間寬度為皮秒量級時，為了保證儀器有足夠大的時間測量范圍，需要增大入射于晶體11上的兩光束之間的夾角，這時，將反射鏡12向左移動，反射鏡13向右移動，共同偏離晶體的對稱軸線，當(dāng)移動到所需的位置以后，水平轉(zhuǎn)動兩個反射鏡，使經(jīng)反射鏡12，13反射的兩束光在晶體11上相交于一點。在上述調(diào)整過程中，需相應(yīng)調(diào)整反射鏡7的位置，以保持入射于晶體11上的兩束光的光程相等。由此，將反射鏡12，13及反射鏡7諧調(diào)使用，在無需更換或調(diào)整其它元件的情況下，即可改變?nèi)肷溆诙沃C波晶體上的兩光束之間的夾角，從而大幅度改變測量儀器的時間測量范圍，在一臺儀器上完成一般需要多臺儀器才能完成的工作。
上面所述的諧波晶體11是LBO晶體，或者是BBO，或者是KDP晶體。探測元件8是一維CCD。
本實用新型最大的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，通用性強(qiáng)，可連續(xù)的改變所能測量的時間范圍，能適應(yīng)多種應(yīng)用要求，替代兩臺同種類型的儀器，并能夠確保精確地測量，時間測量范圍可以從飛秒延伸至皮秒。


圖1為本實用新型單脈沖自相關(guān)測量儀的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為已有技術(shù)單脈沖自相關(guān)測量結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實用新型所采用的新的部分光路示意圖圖4為本實用新型實施例中測得的強(qiáng)激光脈沖的時間寬度分布曲線圖實施例
應(yīng)用如圖1所示的測量儀結(jié)構(gòu)。入射光束Gr的波長λ0＝800nm，小孔光闌2用以對入射光束Gr進(jìn)行準(zhǔn)直；其中反射鏡1，4，5，7，12，13，14為鍍有銀膜的反射鏡，諧波晶體11取LBO晶體，厚度為0.1mm；透反膜板3為鍍有對基頻光束半反半透膜層的石英平板，透反膜板3厚度為0.5mm；直角反射鏡6的反射面鍍有銀膜，柱面透鏡9的焦距f＝50mm；探測元件8采用一維CCD，所測量的激光脈沖來自一套飛秒臺式鈦寶石激光放大裝置，該裝置輸出峰值功率2TW，脈沖寬度短于50飛秒的超短強(qiáng)激光脈沖，脈沖重復(fù)率為10HZ。圖4為測量結(jié)果，其中橫坐標(biāo)是時間分布，I是探測元件8接收到的二次諧波信號的強(qiáng)度，圖中顯示的激光脈沖的時間寬度為39飛秒。
權(quán)利要求1.一種單脈沖自相關(guān)測量儀，包括在外殼的底板(15)上，沿著入射光束Gr前進(jìn)的方向，依次固定有小孔光闌(2)，反射鏡(1)，透反膜板(3)，入射光束Gr經(jīng)透反膜板(3)后被分成兩束光，一束為透過透反膜板(3)的透射光束Gt，沿著透射光束Gt前進(jìn)的方向上，在底板(15)上依次固定有直角反射鏡(6)，反射鏡(5)至諧波晶體(11)；沿著另一束被透反膜板(3)反射的反射光束Gf前進(jìn)的方向上，在底板(15)上固定有反射鏡(7)至諧波晶體(11)；沿著諧波晶體(11)產(chǎn)生的二次諧波光束Ge的傳播方向上，在底板(15)上固定有狹縫(10)，柱面透鏡(9)和探測元件(8)，其特征在于在透射光束Gt的光路上，反射鏡(5)與諧波晶體(11)之間，透射光束Gt先經(jīng)過置于可移動平臺上的反射鏡(12)和固定的反射鏡(14)后，再射入諧波晶體(11)；在反射光束Gf的光路上，透反膜板(3)與置于可移動平臺上的反射鏡(7)之間有反射鏡(4)，在透反膜板(3)與諧波晶體(11)之間，反射光束Gf先經(jīng)過置于可移動平臺上的反射鏡(13)后，再經(jīng)過固定的反射鏡(14)，射至諧波晶體(11)。
專利摘要一種單脈沖自相關(guān)測量儀,主要適用于強(qiáng)激光脈沖寬度參數(shù)的測量。它的結(jié)構(gòu)特征在于入射光束G
文檔編號G01J11/00GK2293817SQ9724275
公開日1998年10月7日 申請日期1997年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月28日
發(fā)明者王益民, 楊曉東, 徐至展 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所