一種單發(fā)次脈沖寬度和能量測量裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種單發(fā)脈沖寬度和能量測量裝置，所述的裝置中的飛秒激光器出射的飛秒脈沖依次經(jīng)過第一凸透鏡、超連續(xù)譜展寬片、第一離軸拋物面反射鏡、脈沖展寬器、反射鏡、第二離軸拋物面反射鏡、起偏器，進入光克爾樣品，作為探測脈沖；待測脈沖依次經(jīng)過光學延時線、半波片、第二凸透鏡，進入光克爾樣品中；探測脈沖透過檢偏器的頻譜成分進入光譜儀，完成信號采集。本發(fā)明具有高時間分辨率，高信噪比等特點。
【專利說明】
一種單發(fā)次脈沖寬度和能量測量裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及超快測量技術領域，具體是一種單發(fā)次脈沖寬度和能量測量裝置。
【背景技術】
[0002]基于時間分辨飛秒光克爾門的測量技術，屬于三階非線性測量的方法，可以實現(xiàn)對脈沖參數(shù)高信噪比、高時間分辨率的測量。其中起偏器、光克爾樣品、檢偏器組成光克爾門。起偏器與檢偏器偏振垂直，待測脈沖偏振與起偏器夾角45°，待測脈沖為線偏振光。在沒有待測脈沖栗浦樣品作為開門信號時，探測光不能透過光克爾門。在有待測脈沖栗浦光克爾樣品時，樣品產(chǎn)生雙折射，用另一束較弱的探測光探測時，由于介質(zhì)中感生雙折射，將對探測光在介質(zhì)中的傳播產(chǎn)生影響，產(chǎn)生偏振的改變，從而有探測光透過檢偏器。但該方法是基于多發(fā)次栗浦探測技術，對于單發(fā)次脈沖寬度和能量測量，多發(fā)次栗浦探測不適用。
[0003]對于單發(fā)脈沖寬度和能量測量，傳統(tǒng)利用光電探測器加示波器記錄的方法，由于時間分辨率不夠，難以記錄幾個皮秒時間內(nèi)的信息。條紋相機可以實現(xiàn)單發(fā)次測量，但由于條紋相機的時間分辨率僅為幾十到幾個皮秒，時間分辨率較低，并且條紋相機存在信噪比不高的問題。因此迫切需要一種單發(fā)脈沖寬度和能量測量裝置，實現(xiàn)單發(fā)次高時間分辨率的測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種單發(fā)脈沖寬度和能量測量裝置，具備時間分辨率高、時間測量窗口長的優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明的單發(fā)脈沖寬度和能量測量裝置，所述的裝置中的飛秒激光器出射的飛秒脈沖通過凸透鏡聚焦進入超連續(xù)譜展寬片，進行譜展寬。超連續(xù)譜脈沖經(jīng)過離軸拋物面反射鏡準直后進入脈沖展寬器，產(chǎn)生啁啾光。啁啾光通過離軸拋物面反射鏡、檢偏器，進入光克爾樣品，作為探測脈沖。待測脈沖依次經(jīng)過光學延時線、半波片、凸透鏡，進入光克爾樣品。待測光脈沖激發(fā)光克爾樣品，瞬時選通探測脈沖中攜帶待測光脈沖參數(shù)的頻譜成分。探測脈沖中透過光克爾門的頻譜成分進入光譜儀，完成信號采集。
[0006]所述的待測脈沖的偏振與探測光的偏振夾角45°。
[0007]所述的超連續(xù)譜展寬片材質(zhì)是氟化鈣、藍寶石、釩酸釔、石英玻璃、氟化鋰、水、光子晶體光纖中的一種。
[0008]所述的脈沖展寬器是玻璃棒、亞克力塑料棒中的一種。
[0009 ]所述的光克爾樣品是二甲基亞砜、二硫化碳、玻璃、硝基苯中的一種。
[0010]本發(fā)明一種單發(fā)次脈沖寬度和能量測量裝置將標準光克爾樣品放置在起偏器與檢偏器之間，起偏器、光克爾樣品、檢偏器組成光克爾門。啁啾光頻譜按照時間軸排列，具備時間記錄能力。該裝置的特點是光克爾門將待測脈沖的時間信號轉化為探測脈沖的頻譜信號，頻譜范圍對應待測脈沖寬度，頻譜強度對應待測脈沖的能量，單發(fā)次測量獲得待測脈沖寬度和能量的參數(shù)。
[0011]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的單發(fā)脈沖寬度和能量測量裝置， 利用了啁嗽脈沖栗浦探測技術和光克爾門技術，將難以測量的待測脈沖寬度轉化為頻譜范圍進行測量，待測脈沖能量轉化為頻譜的強度進行測量。單發(fā)測量獲得待測脈沖寬度和能量參數(shù)。具備時間分辨率高、測量窗口長的優(yōu)點。【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的單發(fā)脈沖寬度和能量測量裝置的總體結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例1中光譜儀采集到的待測脈沖的數(shù)據(jù)；圖3為本發(fā)明實施例1中探測光的啁嗽參數(shù)；圖4為本發(fā)明實施例1中經(jīng)過處理后待測脈沖的參數(shù)；其中1.飛秒激光器;2.第一凸透鏡;3.超連續(xù)譜展寬片;4.第一離軸拋物面反射鏡;5.脈沖展寬器;6.反射鏡;7.第二離軸拋物面反射鏡；8.起偏器;9.光學延時線；10.半波片；11.第二凸透鏡;12.光克爾樣品；13.檢偏器;14.第三凸透鏡;15.光譜儀。【具體實施方式】[〇〇13]下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0014]以下描述中使用了很多具體的參數(shù)以便于充分理解本發(fā)明，但這些參數(shù)只是示例，其在此不應限制本發(fā)明保護的范圍。有關技術領域的人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化、替換和變型，因此同等的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇。
[0015]實施例1如圖1所示，本發(fā)明的一種單發(fā)脈沖寬度和能量測量裝置，飛秒激光器1出射的飛秒脈沖波長1030nm，脈沖寬度200fs，脈沖能量1.9yJ。飛秒脈沖經(jīng)過第一凸透鏡2聚焦進入超連續(xù)譜展寬片3,進行超連續(xù)譜展寬，頻譜展寬到450nm-1200nm。超連續(xù)譜脈沖由第一離軸拋物面反射鏡4準直，經(jīng)過脈沖展寬器5進行脈沖時間寬度展寬，產(chǎn)生啁嗽光，形成一定時間寬度的測量窗口。實例1采用成都光明公司的ZF11玻璃進行展寬，500nm-780nm范圍，脈沖寬度 26ps。然后經(jīng)過反射鏡6、第二離軸拋物面反射鏡7,由第二離軸拋物面反射鏡聚焦進入光克爾樣品12,作為探測脈沖。實例1光克爾樣品12選用二甲基亞砜。其中起偏器8、光克爾樣品12、檢偏器13組成光克爾門。為了便于脈沖同步，這里選用飛秒激光器自身的脈沖進行光參量放大，產(chǎn)生650nm的待測脈沖，待測脈沖通過石英玻璃棒脈沖展寬。待測脈沖經(jīng)過光學延時線9、半波片10、第二凸透鏡11，由第二凸透鏡11聚焦到光克爾樣品12中，作為光克爾門的開門信號。待測脈沖與探測脈沖在光克爾樣品12內(nèi)部重合，待測脈沖與探測脈沖夾角5 °，探測光的光斑小于栗浦脈沖光斑。待測脈沖激發(fā)光克爾樣品12,瞬時選通探測脈沖中攜帶待測脈沖信息的頻譜成分。探測脈沖中透過光克爾門的頻譜成分由第三凸透鏡14聚焦進入光譜儀15,光譜儀15采集到頻譜信息，單發(fā)次測量獲得待測脈沖高時間分辨率的信息。
[0016]實驗前，調(diào)節(jié)起偏器與檢偏器偏振平行，采集到超連續(xù)譜，此超連續(xù)譜作為參考信號，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供參考。
[0017]調(diào)節(jié)起偏器與檢偏器偏振垂直，光譜儀采集單發(fā)次實驗信號，如圖2所示，頻譜寬度對應待測脈沖寬度，頻譜強度對應脈沖的能量。前后移動光學延遲線，采集信號，得到啁啾探測光的啁啾參數(shù)，如圖3所示，這里給出了500nm-780nm范圍內(nèi)的波長與時間的對應關系O
[0018]圖4為處理后的待測脈沖參數(shù)，通過圖2的頻譜信號與圖3的啁啾參數(shù)得到。圖4得到待測脈沖的脈寬為500fs，脈沖能量對應的光譜信號的相對強度為130。
【主權項】
1.一種單發(fā)次脈沖寬度和能量測量裝置，其特征在于:所述裝置中的飛秒激光器(1)出 射的飛秒脈沖依次經(jīng)過第一凸透鏡(2)、超連續(xù)譜展寬片(3)、第一離軸拋物面反射鏡(4)、 脈沖展寬器(5)、反射鏡(6)、第二離軸拋物面反射鏡(7)、起偏器(8)，進入光克爾樣品(12)， 作為探測脈沖;待測脈沖依次經(jīng)過光學延時線(9)、半波片(10)、第二凸透鏡(11)，進入光克 爾樣品(12)中；探測脈沖透過檢偏器(13)的頻譜成分進入光譜儀(15)，完成信號采集。2.根據(jù)權利要求1所述的一種單發(fā)次脈沖寬度和能量測量裝置，其特征在于:待測光的 偏振與探測光的偏振夾角45 °。3.根據(jù)權利要求1所述的一種單發(fā)次脈沖寬度和能量測量裝置，其特征在于:超連續(xù)譜 展寬片(3)為氟化鈣、藍寶石、釩酸釔、石英玻璃、氟化鋰、水、光子晶體光纖材料中的一種。4.根據(jù)權利要求1所述的一種單發(fā)次脈沖寬度和能量測量裝置，其特征在于:脈沖展寬 器(5)為玻璃棒、亞克力塑料棒中的一種。5.根據(jù)權利要求1所述的一種單發(fā)次脈沖寬度和能量測量裝置，其特征在于:光克爾樣 品(12 )是二甲基亞砜、二硫化碳、玻璃、硝基苯中的一種。
【文檔編號】G01J11/00GK105953929SQ201610245961
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】張健, 劉慎業(yè), 易濤, 張奔, 鐘全潔
【申請人】中國工程物理研究院激光聚變研究中心