[发明专利]一种单发次亚纳秒激光脉冲波形测量装置

说明书

本发明公开了一种单发次亚纳秒激光脉冲波形测量装置。被测的超快激光脉冲平行光束经过衍射光栅扩束并产生脉冲前沿倾斜，该前沿倾斜的基频脉冲光束被分光镜分成三路，一路与经望远系统等比例倒像后的另一路同时沿水平方向对称入射到非线性晶体Ⅰ进行倍频转换，产生的单次自相关倍频光束与第三路基频光束在竖直面上沿固定角度同时入射到非线性晶体Ⅱ进行和频转换，产生的三倍频光束经成像透镜后被CCD接收，CCD接收的即为双延迟的三阶相关信号，从而获得脉冲波形信息。该测量装置采用衍射光栅扩束并使脉冲前沿倾斜，加大了晶体内进行频率转换的光束间的夹角，将测量范围从传统的几个皮秒扩大至数百皮秒；该测量装置结构简单，调节方便。

技术领域

本发明属于超快激光脉冲测试技术领域，具体涉及一种单发次亚纳秒激光脉冲波形测量装置。

背景技术

目前，超快激光脉冲时间波形的测量主要采用FROG、SPIDER，这些方法恢复脉冲时间波形的算法繁杂，而通过测量激光脉冲的双延迟三阶相关函数来恢复脉冲波形是另一种测量方法。中国专利文献库公开了名称为《基于三阶相关法的激光脉冲波形测量装置》的实用新型专利（专利号：ZL201620734206.1），该专利采用光束正交旋转结合两次非线性谐波转换的级联技术产生双延迟三阶相关信号，通过递归算法获得单次超快激光的脉冲波形。中国专利文献库公开了名称为《一种超短激光脉冲测量装置》的实用新型专利（专利号：ZL20172 1273442.9），该专利将被测光束与单次自相关倍频光束进行和频转换产生双延迟三阶强度相关信号的方法来获得单发次超快激光脉冲的时间波形。这些方法由于非线性晶体尺寸的限制，一般只能测量脉宽为几个皮秒范围内的激光脉冲。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种单发次亚纳秒激光脉冲波形测量装置。

本发明的单发次亚纳秒激光脉冲波形测量装置，其特点是：所述的测量装置中，在超快激光脉冲平行光束入射方向上依次设置有衍射光栅、反射镜Ⅰ和分光镜Ⅰ；激光脉冲通过衍射光栅衍射扩束，产生的脉冲前沿倾斜的基频光束经反射镜Ⅰ反射至分光镜Ⅰ后分成透射光和反射光；在分光镜Ⅰ的反射光路设置有凸透镜Ⅰ、凸透镜Ⅱ、反射镜Ⅱ、非线性晶体Ⅰ和吸收片Ⅰ，在分光镜Ⅰ的透射光路设置有分光镜Ⅱ；分光镜Ⅰ的反射光经凸透镜Ⅰ和凸透镜Ⅱ组成的望远准直系统等比例倒像后投射到反射镜Ⅱ，光束经反射镜Ⅱ反射后投射到非线性晶体Ⅰ，光束从非线性晶体Ⅰ出射后被吸收片Ⅰ吸收；分光镜Ⅰ的透射光经分光镜Ⅱ再次分成透射光和反射光；在分光镜Ⅱ的透射光路设置有反射镜Ⅲ、延迟调节器Ⅰ、反射镜Ⅳ、非线性晶体Ⅰ和吸收片Ⅱ，在分光镜Ⅱ的反射光路设置有延迟调节器Ⅱ、导光镜组、非线性晶体Ⅱ和吸收片Ⅲ；分光镜Ⅱ的透射光经反射镜Ⅲ反射后投射到延迟调节器Ⅰ进行等光程调节，从延迟调节器Ⅰ出射的光束经反射镜Ⅳ反射后投射到非线性晶体Ⅰ，光束从非线性晶体Ⅰ出射后被吸收片Ⅱ吸收；分光镜Ⅱ的反射光经延迟调节器Ⅱ进行等光程调节后投射到导光镜组进行光路偏转，从导光镜组出射的光束斜向下投射到非线性晶体Ⅱ，光束从非线性晶体Ⅱ出射后被吸收片Ⅲ吸收；从反射镜Ⅱ反射的水平基频光束与从反射镜Ⅳ反射的水平基频光束以固定角度同时对称投射到非线性晶体Ⅰ上进行倍频转换，产生的单次自相关倍频光束沿非线性晶体Ⅰ表面法线方向出射，单次自相关倍频光束与从导光镜组斜向下出射的基频光束以固定角度同时投射到非线性晶体Ⅱ上进行频率转换，产生的三倍频光束沿非线性晶体Ⅱ表面法线方向出射；在三倍频光束方向上设置有成像透镜和CCD；来自非线性晶体Ⅱ后表面上的三倍频光束经成像透镜成像到CCD，CCD接收的即为双延迟三阶相关信号；CCD外接计算机，来自CCD的双延迟三阶相关信号最后进入计算机进行数据处理。

所述的衍射光栅采用闪耀光栅。根据不同的入射激光脉冲宽度选用不同的闪耀角和光栅线对。

所述的导光镜组由上下两块导光镜构成；在基频激光脉冲传输方向上依次设置有导光镜Ⅰ和导光镜Ⅱ；导光镜Ⅰ将入射水平光束垂直向上反射，导光镜Ⅱ将垂直向上反射光束斜向下反射，导光镜组的出射光束方向与入射水平光束方向垂直。