[发明专利]一种基于三次相关法的激光脉冲波形测量装置和方法

权利要求书

1.一种基于三次相关法的激光脉冲波形测量装置，其特征在于，所述装置在高功率激光脉冲入射方向上设置有扩束准直镜(1)、分光镜(2)；激光脉冲通过扩束准直镜(1)进行扩束得到扩束光，所述扩束光经分光镜(2)后分成透射光和反射光；

在分光镜(2)的反射光路上依次设置有反射镜(3)、双棱镜(4)、非线性晶体Ⅰ(5)；分光镜(2)的反射光经反射镜(3)反射后投射到双棱镜(4)，被双棱镜(4)分成上下两束分光束，并以对称角度入射到非线性晶体Ⅰ(5)，通过非线性晶体Ⅰ(5)在所述上下两束分光束的重叠区域内实现倍频转换，产生的二倍频光束沿与非线性晶体Ⅰ(5)表面相垂直的方向输出；

在分光镜(2)的透射光路上依次设置有延迟调节器(6)、半波片(7)、非线性晶体Ⅱ(8)；一方面，分光镜(2)的透射光经延迟调节器(6)进行光程延迟，再经半波片(7)进行偏振态正交旋转后投射到非线性晶体Ⅱ(8)，；另一方面，来自半波片(7)的基频透射光与来自非线性晶体Ⅰ(5)的二倍频光束以固定角度同时投射到非线性晶体Ⅱ(8)上，通过非线性晶体Ⅱ(8)在两光束的重叠区域内实现频率转换，产生三倍频光，所述的三倍频光沿与非线性晶体Ⅱ(8)表面相垂直的方向输出；

在经非线性晶体Ⅱ(8)输出的三倍频光方向上依次设置有衰减滤波片(9)、CCD(10)；所述的三倍频光经过衰减滤波片(9)进行强度衰减、滤波后进入CCD(10)，CCD(10)接收的即为双延迟三阶相关信号；CCD(10)外接计算机，来自CCD(10)的双延迟三阶相关信号输入计算机并进行数据处理和分析，获得激光脉冲波形分布。

2.如权利要求1所述的一种基于三次相关法的激光脉冲波形测量装置，其特征在于，还包括：在从非线性晶体Ⅰ(5)透过的剩余分光束方向上设置有吸收片Ⅰ(11)，用于吸收剩余的分光束；在从非线性晶体Ⅱ(8)出射的基频透射光方向上设置有吸收片Ⅱ(12)，用于吸收剩余的基频透射光；在透过非线性晶体Ⅱ(8)的二倍频光束方向上设置有吸收片Ⅲ(13)，用于吸收剩余的二倍频光束。

3.如权利要求1或2所述的一种基于三次相关法的激光脉冲波形测量装置，其特征在于，所述的非线性晶体Ⅰ(5)、非线性晶体Ⅱ(8)采用非共线Ⅰ类位相匹配，晶轴平行晶体通光面。

4.如权利要求1或2所述的一种基于三次相关法的激光脉冲波形测量装置，其特征在于，所述的非线性晶体Ⅰ(5)、非线性晶体Ⅱ(8)分别安装在沿表面法线任意旋转的旋转镜架上。

5.如权利要求1或2所述的一种基于三次相关法的激光脉冲波形测量装置，其特征在于，所述的双棱镜(4)由上下两块棱镜组成，两块棱镜独立倾斜调节，通过倾斜调节连续改变两出射基频光束间的夹角。

6.如权利要求1或2所述的一种基于三次相关法的激光脉冲波形测量装置，其特征在于，从反射镜(3)来的基频光束经双棱镜(4)后分成上下两束，以约30°的夹角为对称角度入射到非线性晶体Ⅰ(5)上，产生沿与非线性晶体Ⅰ(5)表面相垂直方向输出的二倍频光；所述二倍频光与来自半波片(7)的基频透射光通过非线性晶体Ⅱ(8)进行和频，基频透射光束的入射角约为17°，二倍频光的入射角约为10°，通过非线性晶体Ⅱ(8)在所述的基频透射光、二倍频光束重叠区域产生三倍频光。

7.如权利要求1或2所述的一种基于三次相关法的激光脉冲波形测量装置，其特征在于，根据激光脉冲的不同偏振态进行相应的晶轴旋转，从而调整非线性晶体Ⅰ(5)、非线性晶体Ⅱ(8)的方向，具体包括：当入射激光脉冲为竖直偏振时，旋转非线性晶体Ⅰ(5)和非线性晶体Ⅱ(8)使非线性晶体Ⅰ(5)的晶轴沿水平方向设置、非线性晶体Ⅱ(8)的晶轴沿竖直方向设置；当入射激光脉冲为水平偏振，旋转非线性晶体Ⅰ(5)和非线性晶体Ⅱ(8)使非线性晶体Ⅰ(5)的晶轴沿竖直方向设置、非线性晶体Ⅱ(8)的晶轴沿水平方向设置；当入射激光脉冲为非垂直、非水平偏振，分别旋转非线性晶体Ⅰ(5)、非线性晶体Ⅱ(8)，使输出的二倍频光束、三倍频光束最强即可。