[實(shí)用新型]雙光路去噪聲載波-包絡(luò)相位測量裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820059891.8
• 申請日: 2008-06-18
• 公開（公告）號: CN201269780Y
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋立偉;冷雨欣;張春梅;王建良;李小芳;李儒新;徐至展
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G01J9/02
• 分類號: G01J9/02;G01J11/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及超短激光脈沖，是一種用于超短激光脈沖載波—包絡(luò)相位(Carrier-Envelope?Phase，簡稱為CEP)抖動的精確測量的雙光路去噪聲載波—包絡(luò)相位測量裝置。

背景技術(shù)

激光脈沖不斷向更短更強(qiáng)的方向發(fā)展，脈沖寬度已經(jīng)突破飛秒進(jìn)入阿秒時(shí)代。但是，當(dāng)激光脈沖短到周期量級，電場載波和包絡(luò)的相位就不能看作是一致的了。要獲得更有意義的單個(gè)阿秒脈沖，必須使種子激光的CEP穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。

目前，國際上大多采用單光路的CEP測量裝置來對較大能量低重復(fù)率激光脈沖進(jìn)行測量(參見在先技術(shù)[1]Masayuki?Kakehata等，“Single-shot?measurement?of?carrier-envelope?phase?changes?by?spectralinterferometry”，Optic?Letters?Vol，26，No.18，1436-1438(2001))。它的方法是超短脈沖射入光子晶體光纖(或白寶石)光譜展寬獲得超連續(xù)白光。倍頻晶體對白光中的低頻成分倍頻，然后將倍頻光與白光的高頻成分進(jìn)行干涉，得到帶有CEP信息的干涉條紋，用連接在電腦上的光譜儀記錄一段時(shí)間內(nèi)的條紋信息，對條紋信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理即可得到這段時(shí)間內(nèi)CEP的抖動情況。具體光路圖參見圖2，入射光經(jīng)過凸透鏡14聚焦打在白寶石15上，出射的展寬光經(jīng)過凸透鏡16準(zhǔn)直，依次射入偏硼酸鋇(β-BaB₂O，以下簡稱為BBO)晶體17和格蘭棱鏡18，經(jīng)過倍頻和偏振選擇完成干涉，最后打到光譜儀12的狹縫中，計(jì)算機(jī)13與光譜儀12相連，對干涉條紋實(shí)時(shí)采集。它的光路設(shè)計(jì)簡單緊湊，在不考慮環(huán)境影響時(shí)，引入的誤差較小。但是這種單光路測量技術(shù)的缺點(diǎn)在于：

1、由于基頻成分和倍頻成分是在同一束光中，僅靠轉(zhuǎn)動格蘭棱鏡調(diào)節(jié)它們的相對強(qiáng)度，可調(diào)節(jié)的范圍小，調(diào)節(jié)難度大，相對倍頻成分和展寬的成分往往太少，得到的干涉條紋不夠清晰。

2、這種測量方法對周圍環(huán)境的穩(wěn)定性要求很高，要求光學(xué)平臺、鏡架非常穩(wěn)定，入射光強(qiáng)的抖動也會引入測量誤差，給測量帶來困難。

3、當(dāng)變換波長時(shí)，由于無法引入連續(xù)變化的光程差，這種單光路的測量方法需要長時(shí)間的試驗(yàn)才能找到所需要的條紋。對于可調(diào)諧入射光源，如我們所用的可調(diào)諧光參量放大(Optical?Parametric?Amplification，簡稱為OPA)系統(tǒng)，這種方法的實(shí)用性很差。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種雙光路去噪聲載波—包絡(luò)相位測量裝置，該裝置應(yīng)具有干涉條紋清晰、測量方便、快捷、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下：

一種雙光路去噪聲載波—包絡(luò)相位測量裝置，特征是其構(gòu)成包括：沿待測激光束的前進(jìn)方向上依次是第一透鏡、白寶石片、第二透鏡和第一分束片，該第一分束片將激光分為透射光束和反射光束，所述的透射光束，經(jīng)延時(shí)器延時(shí)后被第二分束片反射；所述的反射光束由第一反射鏡反射后經(jīng)第三透鏡、BBO晶體、第四透鏡，被第二反射鏡反射，透過所述的第二分束片，與該第二分束片的反射光束合并成一束，射入光譜儀的狹縫中，該光譜儀與計(jì)算機(jī)連接，所述的白寶石片位于第一透鏡的焦點(diǎn)，所述的BBO晶體位于所述的第三透鏡的焦點(diǎn)后1厘米，所述的第一分束片、第二分束片、第一反射鏡和第二反射鏡與射入的光束呈45°。

本實(shí)用新型的測量原理如下：

采用雙光路測量方法，將展寬光分為兩束，其中一束的低頻成分倍頻后與另一束的高頻成分干涉，通過轉(zhuǎn)動倍頻晶體可以方便地調(diào)節(jié)兩路的相對光強(qiáng)從而得到比較清晰的干涉條紋。在連續(xù)變化波長的情況下，通過調(diào)節(jié)延時(shí)器改變兩路光的光程差，能夠很快地找到的，節(jié)省了大量時(shí)間。而且通過同時(shí)測量兩路展寬光的干涉條紋來消除光程抖動引入的誤差，在實(shí)驗(yàn)上取得了很好的效果。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型采用雙光路，與單光路載波—包絡(luò)相位測量裝置相比，它可以方便的調(diào)節(jié)相對光強(qiáng)，從而得到清晰的干涉條紋，便于數(shù)據(jù)處理。

2、本實(shí)用新型中兩束光的光程差可以由延時(shí)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，方便對不同波長的激光進(jìn)行測量，更具有實(shí)用性和快捷性。

3、本實(shí)用新型可以部分消除由于光強(qiáng)抖動所引起的測量誤差，更具有準(zhǔn)確性。

總之，本實(shí)用新型方具有干涉條紋清晰、測量便、快捷、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型雙光路去噪聲載波—包絡(luò)相位測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為現(xiàn)有的單光路載波包絡(luò)—相位測量裝置示意圖。