[发明专利]飞秒激光脉冲相干组束测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种飞秒激光脉冲相干组束测量系统,其特征在于，该测量系统包括：沿组束飞秒激光脉冲输入方向依次是准直的微透镜阵列(1)、合束器(2)、单模光纤束(3)和二维成像光谱仪(4)，所述的合束器(2)用于对通过微透镜阵列获得的准直的组束光束与参考光束进行合束；所述的单模光纤束(3)由多根单模光纤组合而成，依次是二维接收端(3-1)、传导光纤束(3-2)、一维输出端(3-3)；在所述的二维接收端(3-1)端面上，所述的单模光纤束(3)的单模光纤端面呈二维平面排列，组束光束在该端面的各个小光斑中，所述的参考光束的光斑应覆盖组束光束的光斑；在所述的一维输出端(3-3)，所述的单模光纤束(3)的端面呈一字型排列，所述的参考光束为波前为平面的准直光束，或波前为球面的发散光束。

2.利用权利要求1是所述的飞秒激光脉冲相干组束测量系统对飞秒激光脉冲相干组束的测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

①光谱干涉条纹的获取：

从多条光纤输出的激光束通过微透镜阵列(1)进行准直获得准直了的组束光束；合束器(2)将组束光束与从另外一根光纤输出的参考光束合束；合束后组束光束与参考光束经由所述的单模光纤束(3)的二维接收端(3-1)、传导光纤束(3-2)和一维输出端(3-3)，耦合入二维成像光谱仪(4)，在所述的二维成像光谱仪(4)的成像平面上，将获得多组光谱干涉条纹，其中任一组光谱干涉条纹，是由所述的二维接收端(3-1)端面上相应的单模光纤所对应的组束光束中的一束光束与参考光束相干涉产生的；

②组束光束在二维接收端端面上的相位重建：

对所获得的光谱干涉条纹，其第n组光谱干涉条纹为所述的单模光纤束(3)的二维接收端(3-1)端面上的第n根单模光纤所对应的组束光束中的第n束光与参考光束的光谱干涉S(n,ω,τ)，n为不大于组束光束的光束总量N的正整数，ω为光谱频率，τ为组束光束中的第n束光束与参考光束之间的时间差，S(n,ω,τ)为：

其中，为组束光束中的第n束光的电场，为参考光束的电场，

对式(1)进行傅里叶逆变换，并利用窗函数，在时域内，可以获得式(1)干涉条纹的直流项与交流项

对进行傅里叶变换，得到f(n,ω)，进行相位解析获得其相位表达式为：

其中，为组束光束中的第n束光的频域相位，为参考光束的频域相位，则

③获得组束光束中的第n束光的频域内的光谱相位实现了相位测量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的参考光束可以为波前为平面的准直光束，或者波前为球面的发散光束，从而对于所述的求解分两种情况，分别为：

1)在参考光束是波前为平面的准直光束的情况下，令为常数0，则

2)在参考光束是波前为球面的发散光束的情况下，对所得到的进行球面拟合，得到拟合项即为参考光束的频域相位则