單發(fā)激光脈沖檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工程光學(xué)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種單發(fā)激光脈沖檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 上世紀(jì)八十年代，美國(guó)羅切斯特大學(xué)的科學(xué)家提出了啁啾脈沖放大技術(shù)（CPA)，使 得超高功率超快激光脈沖成為可能（參見(jiàn)D. Strickland and G. Mourou，Opt. Commun. 56， 219(1985)?；谠撛砑夹g(shù)，國(guó)際上已有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室得到了峰值功率突破PW(拍瓦，1015W) 的單次超強(qiáng)激光輸出。如何測(cè)量這類激光的對(duì)比度，是一個(gè)令人關(guān)心并影響該激光研宄發(fā) 展的主要問(wèn)題。
[0003] -般情況下，在放大的激光脈沖的背景信號(hào)中，存在著一些強(qiáng)度比較大的噪聲脈 沖，它們的存在對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生不利的影響。過(guò)高的預(yù)脈沖會(huì)在目標(biāo)靶上產(chǎn) 生預(yù)等離子體，這些等離子體就改變了主激光脈沖與物質(zhì)相互作用時(shí)的等離子體的初始狀 態(tài)，干擾甚至屏蔽阻擋后續(xù)的主脈沖，使之無(wú)法與目標(biāo)靶相互作用，或者使得后續(xù)到達(dá)的主 強(qiáng)激光的分布和其波形產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，會(huì)嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理和分析。因此，信噪比、 對(duì)比度是超短脈沖激光的重要指標(biāo)，也是工程師們努力提高的關(guān)鍵指標(biāo)，而對(duì)PW脈沖的精 確測(cè)量診斷是其產(chǎn)生和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。飛秒PW激光的時(shí)間波形（Temporal Profile)、 信噪比（SNR，Single to Noise Ratio)、或時(shí)間對(duì)比度（Temporal Contrast)是檢測(cè)的關(guān) 鍵參數(shù)。就此問(wèn)題，根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)的需求提出信噪比定義（參見(jiàn)Li Ming，et.al，JOSA B， Vol.27Issue 8，pp. 1534-1542 (2010) ;D.M. Pennington, et.al，IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 6, No. 4, (2000) ；H. M. Peng, et.al, in X-Ray Lasers, (Defense Industry Press, Beijing, 1997) (In Chinese))，如下：
[0004]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種單發(fā)激光脈沖檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)單發(fā)的待測(cè)激光脈沖，包括： 探測(cè)光路，用于傳輸基頻探測(cè)光脈沖；所述基頻探測(cè)光脈沖由所述待測(cè)激光脈沖形 成； 參考光路，用于傳輸倍頻參考光脈沖；所述倍頻參考光脈沖由所述待測(cè)激光脈沖通過(guò) 倍頻處理形成； 設(shè)置在所述參考光路中的雙脈沖發(fā)生器，用于從所述倍頻參考光脈沖分出兩個(gè)倍頻光 脈沖，以獲得雙脈沖形式的所述倍頻參考光脈沖，所述兩個(gè)倍頻光脈沖之間具有第一延時(shí) 并且沿所述參考光路共線傳輸； 設(shè)置在所述參考光路中的光脈沖轉(zhuǎn)換器，用于將所述雙脈沖形式的所述倍頻參考光脈 沖轉(zhuǎn)換為在時(shí)間上相互延遲的、空間上相互分離的、且基本平行傳播的一系列的子脈沖，每 個(gè)所述子脈沖均為雙脈沖形式； 設(shè)置在所述探測(cè)光路中的脈沖展寬器，用于將所述基頻探測(cè)光脈沖各頻率分量進(jìn)行平 移，從而在時(shí)域上進(jìn)行展寬； 設(shè)置在所述探測(cè)光路中的色散器，用于將經(jīng)展寬的所述基頻探測(cè)光脈沖進(jìn)行色散，以 將所述基頻探測(cè)光脈沖中的各頻率分量在空間上進(jìn)行分離； 平面探測(cè)器，用于接收來(lái)自所述色散器的所述基頻探測(cè)光脈沖和來(lái)自所述光脈沖轉(zhuǎn)換 器的所述倍頻參考光脈沖，并產(chǎn)生所述基頻探測(cè)光脈沖和所述倍頻參考光脈沖的三階互相 關(guān)脈沖信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括： 分光器，用于從所述待測(cè)激光脈沖分出第一部分和第二部分；其中，所述第一部分進(jìn)入 到所述探測(cè)光路中，所述第二部分進(jìn)入到所述參考光路中；和 用于對(duì)所述待測(cè)激光脈沖進(jìn)行所述倍頻處理的倍頻晶體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，還包括第一空間濾波器，所述第一空間濾 波器包括第一望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)； 其中，所述倍頻晶體位于所述第一望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的焦點(diǎn)處。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述光脈沖轉(zhuǎn)換器包括高反 射鏡和部分反射鏡；所述高反射鏡和所述部分反射鏡分別為平面鏡的形狀且相互面對(duì)面的 平行設(shè)置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述平面探測(cè)器設(shè)置成平行于所述光脈 沖轉(zhuǎn)換器的所述高反射鏡和所述部分反射鏡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述脈沖展寬器具有用于補(bǔ) 償與光束大小有關(guān)的高階色散的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括： 平行光發(fā)生器，用于將經(jīng)色散的所述基頻探測(cè)光脈沖轉(zhuǎn)換為擴(kuò)大口徑的平行光后入射 到所述平面探測(cè)器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括光程調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié) 所述基頻探測(cè)光脈沖在所述探測(cè)光路上的光程與所述倍頻參考光脈沖在所述參考光路上 的光程的差異。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括： 設(shè)置在所述參考光路中的衰減器，所述衰減器用于在所述倍頻參考光脈沖入射到所述 平面探測(cè)器之前對(duì)所述一系列子脈沖選擇性地分別進(jìn)行不同程度的衰減； 設(shè)置在所述探測(cè)光路中的第二空間濾波器，用于提高經(jīng)展寬的所述基頻探測(cè)光脈沖的 均勻性；和/或 第三空間濾波器，用于使得所述待測(cè)激光脈沖形成為超高斯平頂光束的形式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括： 空間成像光譜儀，用于獲取與所述三階互相關(guān)脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)的干涉條紋圖像；和 運(yùn)算器，用于根據(jù)所述干涉條紋圖像通過(guò)三階相關(guān)反演運(yùn)算來(lái)獲得所述待測(cè)激光脈沖 的參數(shù)；可選地，所述參數(shù)包括時(shí)間波形和/或信噪比。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種單發(fā)激光脈沖檢測(cè)裝置，包括：探測(cè)光路，傳輸基頻探測(cè)光脈沖；參考光路，傳輸倍頻參考光脈沖；雙脈沖發(fā)生器，用于獲得具有第一延時(shí)并且沿參考光路共線傳輸?shù)碾p脈沖；光脈沖轉(zhuǎn)換器，用于將雙脈沖轉(zhuǎn)換為在時(shí)間上相互延遲的、空間上相互分離的、且基本平行傳播的一系列的雙脈沖形式的子脈沖；脈沖展寬器，用于將基頻探測(cè)光脈沖各頻率分量進(jìn)行平移，從而在時(shí)域上進(jìn)行展寬；色散器，用于將基頻探測(cè)光脈沖中的各頻率分量在空間上進(jìn)行分離；以及平面探測(cè)器，用于使來(lái)自色散器的基頻探測(cè)光脈沖和子脈沖產(chǎn)生三階互相關(guān)脈沖信號(hào)。本發(fā)明能夠精確測(cè)量飛秒拍瓦激光脈沖波形，解決了大動(dòng)態(tài)范圍超快超強(qiáng)脈沖的診斷困難的問(wèn)題。
【IPC分類】G01J11-00
【公開號(hào)】CN104697649
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510093026
【發(fā)明人】李銘, 魏志義, 王兆華, 沈忠偉, 范海濤
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院物理研究所
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月2日