[发明专利]一种超短脉冲激光测量仪和测量方法

说明书

本发明涉及一种超短脉冲激光测量仪，包括沿超短脉冲激光光路依次设置的分束器、换向装置、耦合装置和非线性光波导，分束器用于将超短脉冲激光分成反射光束和透射光束，换向装置用于将反射光束和透射光束调整至共线相向传播，耦合装置用于将共线相向传播的反射光束和透射光束耦合于非线性光波导，非线性光波导不同空间位置产生有横向倍频信号，信号采集装置用于采集非线性光波导不同空间位置产生的横向倍频信号。通过对非线性光波导不同空间位置产生的横向倍频信号的频谱强度信息采用反演算法多次迭代，可以确定超短脉冲激光复电场的完整表达式，能够获得超短脉冲激光完整的参数信息。本发明还涉及一种超短脉冲激光测量方法。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，特别是涉及一种超短脉冲激光测量仪和测量方法。

背景技术

超短脉冲激光具有时间宽度短，峰值功率高等特点。由于超短脉冲的脉冲宽度极短，普通的电子类器件反应速度相对较慢，通常无法直接测量超短脉冲的特性参数。

超短脉冲激光参数传统的测量方法是采用频率分辨光学开关法，在自相关仪的基础上，将待测超短脉冲激光通过分束器分成两束后，通过精密位移装置连续不断地改变两束脉冲的光程差，并分别记录不同光程差下的信号强度。但是其对精密位移装置的精度要求极高，装置成本过高，测量过程耗时较长。

现有技术有改良的超短脉冲激光探测仪，将待测超短脉冲激光通过分束器分成两束后，共线相向入射到微晶玻璃中，在微晶玻璃中产生非线性信号，通过CCD(照相机)采集非线性信号的强度信息，并对强度信息加以分析推算出待测超短脉冲激光的脉宽信号，从而实现高精度的超短脉冲激光测量。

改良的超短脉冲激光探测仪仍然存在以下技术问题：

1.其能够获得脉冲时域上的脉宽，但无法得到超短脉冲激光完整的参数信息。

2.微晶玻璃非线性信号产生效率较低，信号噪声较大，导致测量精度仍然有待提升。

3.微晶玻璃体积较大，难以实现核心部件小型化。

由于超短脉冲激光的时空分布对超短脉冲激光的应用也有重大的影响，在一些应用中我们必须精确知道脉冲激光在产生、传输和变换过程中的时空特性，才能揭示其物理机制，建立起合理的理论模型。越来越多的研究表明，分析研究脉冲激光如皮秒或飞秒脉冲的精细结构是许多研究工作的关键。因此我们需要新的技术测量超短脉冲激光的完整信息。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供一种超短脉冲激光测量仪，采用非线性光波导为横向倍频介质，非线性信号产生效率高，信号噪声较小，能够采集非线性光波导不同空间位置产生的横向倍频信号的频谱强度信息，获得超短脉冲激光完整的参数信息，测量速度快，测量精度高，能够实现核心部件小型化。

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之二是：提供一种超短脉冲激光测量方法，采用非线性光波导为横向倍频介质，通过采集非线性光波导不同空间位置产生的横向倍频信号，能够得到超短脉冲激光完整的参数信息，信号噪声较小，测量速度快，测量精度高。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超短脉冲激光测量仪，包括沿超短脉冲激光光路依次设置的分束器、换向装置、耦合装置和非线性光波导，分束器用于将超短脉冲激光分成反射光束和透射光束，换向装置用于将反射光束和透射光束调整至共线相向传播，耦合装置用于将共线相向传播的反射光束和透射光束耦合于非线性光波导，非线性光波导不同空间位置产生有横向倍频信号，非线性光波导一侧设有信号采集装置，信号采集装置用于采集非线性光波导不同空间位置产生的横向倍频信号。

进一步，耦合装置包括第一凸透镜和第二凸透镜，第一凸透镜和第二凸透镜相对设置，反射光束经过第一凸透镜耦合于非线性光波导，透射光束经过第二凸透镜耦合于非线性光波导。