[发明专利]一种基于二维材料的超宽带超短脉冲测量装置和测量方法

权利要求书

1.一种基于二维材料的超宽带超短脉冲测量装置，其特征在于，包括：第一准直光阑(1)、第二准直光阑(2)、第一分束镜(3)、角反射镜(4)、可控延时角反射镜(5)、第二分束镜(6)、第一聚焦透镜(7)、非线性二维材料(8)、第二聚焦透镜(9)、光阑(10)、光谱仪(11)、计算机(12)，待测光脉冲经过第一准直光阑(1)和第一准直光阑(2)后，经第一分束镜(3)分成两路：一路光经角反射镜(4)后、再次经过第一分束镜(3)的反射和第二分束镜(6)的反射，通过第一聚焦透镜(7)倾斜聚焦到非线性二维材料(8)上；另一路光经过可控延时角反射镜(5)后，通过第一分束镜(3)，在第二分束镜(6)处反射，通过第一聚焦透镜(7)以相反的角度倾斜聚焦到非线性二维材料(8)的相同位置上；两路光聚焦到非线性二维材料(8)后，当两路光脉冲重叠时，在竖直方向产生自相关倍频信号，经过第一聚焦透镜(7)和第二聚焦透镜(9)，光谱仪(11)收集自相关倍频信号的光谱信息。

2.根据权利要求1所述的基于二维材料的超宽带超短脉冲测量装置，其特征在于：测量装置使用角反射镜，待测脉冲激光经过测量装置后，两路光以相反的角度倾斜聚焦到非线性二维材料(8)，自相关倍频光信号在竖直方向上产生。

3.根据权利要求1所述的基于二维材料的超宽带超短脉冲测量装置，其特征在于：光阑(10)起空间滤波器的作用，只通过竖直方向上的自相关倍频光信号，阻挡反射的待测激光即基频光和非自相关的倍频信号。

4.根据权利要求1所述的基于二维材料的超宽带超短脉冲测量装置，其特征在于：第一准直光阑(1)和第二准直光阑(2)用于标定待测脉冲激光的方向，测量装置调试完后，以后的测量过程只需将待测脉冲激光同时经过两个光阑中心即可。

5.根据权利要求1所述的基于二维材料的超宽带超短脉冲测量装置，其特征在于：所述的可控延时角反射镜(5)有电机马达，与计算机(12)相连，可在一维方向上线性位移，位移距离与延时Δt相对应。

6.根据权利要求1所述的基于二维材料的超宽带超短脉冲测量装置，其特征在于：所述的非线性二维材料(8)包括MoS₂、MoSe₂、WS₂、WSe₂等单层或少层二维材料，其放置在硅片、石英片等光滑衬底上。

7.根据权利要求1所述的基于二维材料的超宽带超短脉冲测量装置对超短脉冲宽度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将待测光脉冲通过第一准直光阑(1)和第一准直光阑(2)的中心进行准直后，被第一分束镜(3)分成两路：一路经角反射镜(4)后倾斜聚焦到非线性二维材料(8)上；类似地，另一路光经过可控延时角反射镜(5)后以相反的角度倾斜聚焦到非线性二维材料(8)的相同位置上；当两路光脉冲重叠时，在竖直方向产生自相关倍频信号，光谱仪(11)收集自相关倍频信号的光谱信息；

S2，所述的计算机(12)控制可控延时角反射镜(5)增加延时Δt，并同时读取和记录光谱仪(11)的数据，重复此步骤，直到两路光在空间上经历靠近、重叠、分开的过程，采得足够的数据；

S3，采集得到不同时间延时下对应的光谱数据，然后应用FROG的方法进行迭代计算，得到超短脉冲激光复电场的完整表达式。