一種自動測量激光脈寬自相關(guān)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及飛秒激光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自動測量激光脈寬自相關(guān)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]在過去幾十年時間里，超短激光脈沖的產(chǎn)生與應(yīng)用得到巨大的發(fā)展。在物理學(xué)、生物學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域中，利用飛秒短激光脈沖觀測各種動力學(xué)過程以及超快速現(xiàn)象，已經(jīng)成為一種嶄新而有效的研宄手段，相應(yīng)的，超短脈沖特性的測量也顯得特別重要。目前經(jīng)常采用自相關(guān)法，自相關(guān)儀結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)節(jié)簡單，具有較高的分辨率和靈敏度，是超短脈沖寬度測量普遍采用的儀器。
[0003]自相關(guān)儀的測量原理是讓兩個相同脈沖產(chǎn)生時間差，使得這兩個脈沖在倍頻晶體中相互作用產(chǎn)生倍頻，再采用線陣CXD采集信號，并將采集到的信號傳送給示波器，通過示波器讀取相關(guān)參數(shù)進(jìn)而計算得到脈沖寬度。采用示波器讀取數(shù)據(jù)必然就存在誤差問題，為了提高精度，計算多次均值，但是其沒有從根本上消除示波器所帶來的測量誤差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷和改進(jìn)需求，本實(shí)用新型的目的在于提供一種可自動測量的激光脈寬自相關(guān)儀，其取消了示波器，直接讀取強(qiáng)度數(shù)組數(shù)據(jù)計算得到脈沖寬度，避免了示波器帶來的測量誤差，提高了精度。
[0005]—種自動測量激光脈寬自相關(guān)儀，包括:光闌、分束鏡、第一、二、三、四、五、六反射鏡，倍頻晶體、線陣CCD、處理器、精密移動平臺；
[0006]光闌，用于將待測激光脈沖調(diào)整為標(biāo)準(zhǔn)脈沖；分束鏡，置于光闌前方，用于將標(biāo)準(zhǔn)脈沖分為兩束相同脈沖；第一、二反射鏡形成直角反射鏡，用于將入射其表面的第一束脈沖原方向返回到第三反射鏡；第三反射鏡，用于將入射的第一束脈沖反射至第六反射鏡；第四反射鏡，用于將第二束脈沖反射至第五反射鏡；第五反射鏡，用于將入射的第二束脈沖反射至第六射鏡；第六反射鏡，用于將入射的兩束反射鏡反射至倍頻晶體；倍頻晶體，用于使得兩束相同脈沖產(chǎn)生倍頻；線陣CCD，用于采集倍頻晶體輸出的脈沖信號強(qiáng)度；精密移動平臺，用于放置第一、二反射鏡，通過位置移動調(diào)整到第一個自相干點(diǎn)和第二個自相干點(diǎn)；處理器，用于依據(jù)線陣CCD采集的脈沖信號強(qiáng)度計算脈沖寬度。
[0007]總體而言，通過本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本實(shí)用新型直接從線陣CCD輸出信號中讀取強(qiáng)度和延時數(shù)據(jù)，并選取了最佳自相干點(diǎn)，計算得到激光脈沖寬度，其避免了使用示波器帶來的誤差，提高了測量精度，操作簡單，裝置結(jié)構(gòu)簡單并緊湊。
【附圖說明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型自相關(guān)儀結(jié)構(gòu)圖；
[0009]圖2是本實(shí)用新型測試到的選取第一點(diǎn)位置波形圖；
[0010]圖3是本實(shí)用新型測試到的選取第二點(diǎn)位置波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0012]光闌1、分束鏡2、反射鏡3-8、倍頻晶體9、線陣CXDlO和處理器11，首先待測激光脈沖通過光闌得到標(biāo)準(zhǔn)脈沖，再由分束鏡分為兩束相同脈沖。兩束脈沖分別經(jīng)過反射鏡和反射鏡6、7、8兩條光路反射到BBO倍頻晶體上，后在BBO晶體的垂直軸線后通過線陣CXD檢測自相干脈沖，再將檢測到的強(qiáng)度數(shù)據(jù)傳給處理器，通過處理器計算得到激光脈沖寬度。
[0013]在上述的自動測量激光脈寬自相關(guān)儀裝置，所述裝置的光束均在同一平面上，且所述裝置均固定于同一面包板上。
[0014]在本實(shí)用新型所述的自動測量激光脈寬的自相關(guān)儀裝置，反射鏡3、4固定于同一精密移動平臺上，可橫向移動。通過精密移動平臺調(diào)整到第一個自相干點(diǎn)和第二個自相干點(diǎn)。
[0015]在上述的自動測量激光脈寬的自相關(guān)儀裝置，BBO倍頻晶體9固定在旋轉(zhuǎn)位移平臺上，使兩束激光可以以完全匯聚到晶體上，同時在倍頻晶體后添加濾波片，得到所需倍頻光。
[0016]線陣CXD檢測自相關(guān)強(qiáng)度參數(shù)后傳給所述的處理器，其工作過程為:
[0017]I)通過不斷移動精密移動平臺調(diào)整第一、二反射鏡(3、4)位置，直到確定某一區(qū)間，該區(qū)間對應(yīng)的波形半寬度格值最小記為X;所述波形半寬度格值的計算方式為:處理器從線陣CCD采集到的脈沖信號強(qiáng)度中解析出波峰所在像元數(shù)值和波峰強(qiáng)度值，計算1/2波峰強(qiáng)度值所在兩像元位置之差的絕對值即為波形半寬度格值；
[0018]2)將區(qū)間的兩個端值分別作為第一自相干點(diǎn)和第二自相干點(diǎn)；
[0019]3)選定第一個自相干點(diǎn)，處理器從在第一個自相干點(diǎn)得到的脈沖信號強(qiáng)度中解析波峰所在像元數(shù)值al，記錄此時移動位移平臺示數(shù)sl，單位；
[0020]3)調(diào)節(jié)通過反射鏡3、4、5、8光路光程，使兩條光路產(chǎn)生時間延遲至第二個自相干點(diǎn)，處理器從在第二個自相干點(diǎn)得到的脈沖信號強(qiáng)度中解析波峰所在像元數(shù)值a2，并記錄精密移動平臺位置s2 ;單位；
[0021]4)根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動計算出所測激光脈寬W = |2*(s2_sl)*3333/(a2-al) *Χ*β，單位:飛秒。
[0022]以下舉一個具體實(shí)例:
[0023]測量一束近紅外高斯飛秒激光脈沖，所使用線陣CXD芯片型號為東芝T⑶1304AP，像素大小為8 μπιΧ200 μπι。所使用芯片為FTD2XX，采用Labview編寫并發(fā)布為可安裝程序。則可以確定此時波形系數(shù)為β = 0.707，半寬度格值為X = 24。圖2給出了選定第一點(diǎn)的波形圖，可讀得此時激光波峰所在像元為al = 2407，輸入此時的位移平臺示數(shù)Si =2.650。調(diào)節(jié)移動位移平臺，使兩束光路產(chǎn)生光路延遲，圖3給出了選定第二點(diǎn)。讀得此時激光波峰像元為a2 = 2192，此時位移平臺示數(shù)為s2 = 2.743。
[0024]根據(jù)脈寬計算公式W = |2*(s2-sl)*3333/(a2_al) I β，則得到所測激光脈寬為 48.9fso
[0025]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種自動測量激光脈寬自相關(guān)儀，其特征在于，包括:光闌(I)、分束鏡(2)、第一、二、三、四、五、六反射鏡(3、4、5、6、7、8)，倍頻晶體(9)、線陣CXD(10)、處理器(11)、精密移動平臺； 光闌(I)，用于將待測激光脈沖調(diào)整為標(biāo)準(zhǔn)脈沖；分束鏡(2)，置于光闌(I)前方，用于將標(biāo)準(zhǔn)脈沖分為兩束相同脈沖；第一、二反射鏡(3、4)形成直角反射鏡，用于將入射其表面的第一束脈沖原方向返回到第三反射鏡(5);第三反射鏡(5)，用于將入射的第一束脈沖反射至第六反射鏡(8);第四反射鏡￠)，用于將第二束脈沖反射至第五反射鏡(7);第五反射鏡(7)，用于將入射的第二束脈沖反射至第六射鏡(8);第六反射鏡(8)，用于將入射的兩束反射鏡反射至倍頻晶體(9);倍頻晶體(9)，用于使得兩束相同脈沖產(chǎn)生倍頻；線陣CCD (10)，用于采集倍頻晶體(9)輸出的脈沖信號強(qiáng)度；精密移動平臺，用于放置第一、二反射鏡(3、4)，通過位置移動調(diào)整到第一個自相干點(diǎn)和第二個自相干點(diǎn)；處理器(11)，用于依據(jù)線陣CCD(1)采集的脈沖信號強(qiáng)度計算脈沖寬度。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種自動測量激光脈寬自相關(guān)儀，包括光闌、分束鏡、反射鏡、倍頻晶體、線陣CCD和處理器，待測激光脈沖通過光闌得到標(biāo)準(zhǔn)脈沖，再由分束鏡分為兩束相同脈沖；兩束脈沖分別經(jīng)過兩組反射鏡反射到倍頻晶體進(jìn)行自相干，通過線陣CCD檢測自相干脈沖并將檢測到的強(qiáng)度數(shù)據(jù)傳給處理器，通過處理器計算得到激光脈沖寬度。本實(shí)用新型直接從線陣CCD輸出信號中讀取強(qiáng)度和延時數(shù)據(jù)，進(jìn)而計算得到激光脈沖寬度，提高了測量精度，操作簡單，裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊。
【IPC分類】G01J11-00, G01B11-02
【公開號】CN204269233
【申請?zhí)枴緾N201420759255
【發(fā)明人】張慶斌, 陸培祥, 李超, 蘭鵬飛, 程通, 馮海文, 張生輝
【申請人】華中科技大學(xué)
【公開日】2015年4月15日
【申請日】2014年12月4日