[发明专利]全反射单发二阶自相关测量仪

说明书

技术领域：

本发明是一种全反射单发二阶自相关测量仪，能够精确测量飞秒激光脉冲的时间宽度。

背景技术：

在过去三十多年间，超短激光脉冲的产生和应用取得了极大的发展，脉冲的时间宽度已缩短至飞秒量级，测量这样短的脉冲时间宽度，通常使用二阶单次自相关测量仪，参见在先技术[1]F.Salin，P.Georges，andA.Brun，”Single-shot measurement of a 52-fs pulse”，Applied Optics，Vol 26，No.21，4528～4531(1987)。这种相关测量仪的结构如图1所示，其中，1为待测光源；2为第一小孔光阑，用于截取一部分光束；3为半透半反镜，将一束光分为两束；5，6为两个直角棱镜，7为一维调整架，5，6，7组成一个角反射器，用于调节其中一束光的延迟时间；4，12，13，14，15都为全反射镜，改变光的方向；8为倍频晶体(BBO或KDP晶体)；9为第二小孔光阑，用于遮挡基频光，选取倍频光；10为一维CCD的探测器，用于接收倍频信号；11为示波器。

实际工作时，从光源1出来的光束经过第一小孔光阑2后，被半透半反镜3分成两束，适当安排反射镜4、12、13、14、15以及角反射器(5，6，7)的位置和角度，使两束光同时到达倍频晶体8，并且符合位相匹配条件。角反射器(5，6，7)用于精细的调节光程。两束光经过倍频晶体8后，产生倍频光束，倍频光束进入探测器10，探测器10则把光强横向分布转换为电流输入示波器11，由示波器11即可测得信号时间宽度并进行定标，从而得到二阶相关函数的宽度。

定标的方法是：前后移动一维调整架7，使两束光有微小的光程差，则倍频光束的峰值位置会发生变化，示波器11上会看到波形的最大值发生移动。设示波器11上的波形宽度为τ，角反射器移动的距离为Δx，在示波器11上信号最大值移动了Δt，则待测脉冲的宽度为 T = τ α · ( 2 Δx cΔt ) ]]>，α为脉冲形状因子，对于双曲正割脉冲，α＝1.55；对于高斯脉冲，α＝1.44。

上述结构的自相关测量仪的主要缺点是：

1.分束镜2作为透射元件总有一定的厚度，光束穿过时会引起色散，而超短脉冲对色散比较敏感，其时间宽度会因为色散而变大，从而引起测量结果的误差。

2.为使两束光同时到达倍频晶体，所需反射镜较多，结构比较复杂。

发明内容：

为克服上述自相关测量仪的缺点，本发明提供一种全反射式单发二阶自相关测量仪。本发明的全反射单发二阶自相关测量仪，主要包括第一小孔光阑2，与第一小孔光阑同中心轴线OO＇O＂O的置有第二小孔光阑9，第一小孔光阑2与第二小孔光阑9之间同中心轴线OO＇O＂O的置有倍频晶体8，在第二小孔光阑9的出射端置有输出连接到示波器11上的探测器10。在第一小孔光阑2与倍频晶体8之间，置有顶点O＇对着第一小孔光阑2，底边置放在调整架7上的分光棱镜16。分光棱镜16的顶角为90°，两直角面为直角反射面。分光棱镜16的顶点O＇在第一小孔光阑2与第二小孔光阑9的中心轴线OO＇O＂O上。有两反射面分别与分光棱镜16两直角反射面相对镜像置放在长调整架17上的第一反射镜4第二反射镜12。待测光源1置放在第一小孔光阑2的入射端。并待测光束的中心光轴与第一小孔光阑2与第二小孔光阑9的中心轴线OO＇O＂O重合。如图2所示。