[實用新型]雙延遲光路的三階相關儀

無效

• 申請號: 200820155747.4
• 申請日: 2008-11-21
• 公開（公告）號: CN201293685Y
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 王文濤;蔡懿;夏長權;劉麗;劉建勝;李儒新
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術領域

本實用新型涉及三階相關儀，特別是一種用于飛秒激光系統輸出脈沖對比度測量的雙延遲光路的三階相關儀。

背景技術

隨著啁啾脈沖激光放大技術(以下簡稱CPA)的發展，小型化超強超短激光技術日益成熟。將光電探測器和示波器結合起來，直接測量對比度的方法，已經滿足不了飛秒激光脈沖對比度的測量。為了滿足超強超短激光脈沖技術和測量方法的同步發展，新的測量技術不斷得到發展。

在CPA系統中，激光脈沖是一個展寬、放大、壓縮的過程，在這個過程中，除了高功率峰值的主脈沖以外，還有一部分沒有被壓縮的能量，這部分能量分部在主脈沖前后，形成背景噪聲(產生背景噪聲的原因很多，這里不詳細闡述了)。在研究高密度等離子體物理和超快X射線發射過程中，高功率超強超短激光脈沖一直是最重要的作用光源。在實驗過程中，激光脈沖形狀對激光和物質相互作用過程有直接的影響。特別是在等離子體產生的過程中，很多低強度的前置脈沖，都會在主脈沖到來之前在靶材表面激發等離子體，從而改變激光等離子體相互作用的物理過程。因此，在實驗中，對激光脈沖時間形狀要求比較嚴格，對比度要求達到10⁵以上。以往的技術滿足不了這么高的測量精度——對于噪聲脈沖測量的時間尺度，要求在飛秒量級，電子學的測量方法無法實現；對比度測量要求非常高的強度測量的動態范圍，條紋相機和二階相關技術已無法滿足。在這樣的前提下，三階相關測量技術得到了發展。對于一個激光脈沖信號，獲得三階相關函數最簡單的方法就是三次諧波方法，它利用激光脈沖的基頻光和倍頻光的和頻過程來實現。

在實驗中，已有的三階相關技術，測量精度低，測量范圍短，調節周期長也不能滿足激光和物質相互作用過程研究的要求。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種用于飛秒激光系統輸出脈沖的對比度測量的雙延遲光路的三階相關儀，以解決現有三階相關測量技術的測量精度低、測量范圍短和調節周期長的缺點。

本實用新型的技術解決方案如下：

一種雙延遲光路的三階相關儀，其特點在于由第一光闌、第二光闌、第三光闌、分束片、第一全反鏡、第二全反鏡、第三全反鏡、45°拋物面鏡、三倍頻高反鏡、第一角反射器、第二角反射器、光定標衰減片組、倍頻晶體、聚焦透鏡、和頻晶體和光電探測器構成，其位置關系如下：沿待測的入射光束方向依次是第一光闌、倍頻晶體、分束片，該分束片對基頻光高透，對倍頻光高反，在該分束片的透射光方向是所述的第一角反射器、第二全反鏡和45°拋物面鏡，在所述的分束片的反射光方向依次是所述的第二光闌、第一全反鏡、第二角反射器、第三全反鏡和45°拋物面鏡，在所述的45°拋物面鏡的反射光束的方向依次是所述的聚焦透鏡、和頻晶體、第三光闌、三倍頻高反鏡，在所述的三倍頻高反鏡的反射光束方向是所述的光定標衰減片組和光電探測器。

所述的第一全反鏡、第二全反鏡和第三全反鏡為鍍銀的全反鏡。

所述的倍頻晶體為三硼酸鋰晶體。

所述的和頻晶體是偏硼酸鋇晶體。

所述的第一角反射器和第二角反射器各置于一個一維平移臺上并沿光路方向設置，以便沿光路方向調整所述的第一角反射器或第二角反射器所在光路的光程。

所述的光電探測器是采用光電倍增管、光柵光譜儀、或光電倍增管和光柵光譜儀。

本實用新型經試用的技術效果如下：

1、采用雙延遲光路系統。國內外一般都是單延遲光路。因為在考慮成本的前提下，平移臺無法同時滿足移動范圍大和精度高兩方面要求，所以要么測量范圍大，精度不夠；要么測量精度夠，范圍小。本實用新型采用第一角反射器、第二角反射器分別置于基頻光光路和倍頻光光路中，在沒有降低測量精度的基礎上，將可測量的時間延遲增大了一倍。目前可以掃描的范圍為1200ps，測量精度跟導軌的精度一樣為30fs，如果采取電動導軌，還可以進一步增大測量精度。

2、采用兩束激光交叉光路單透鏡聚焦系統。在以往的實驗過程中，我們曾經采用分別對兩束激光聚焦的系統，不但大大增加了調節的難度，而且讓系統結構復雜化，使用起來非常不方便；而采用兩束激光同光路聚焦系統，在調節的時候，三倍頻信號光容易給倍頻光強烈的熒光掩蓋。采用交叉光路加上光闌的檔光作用，很好的避免了以上兩點。

3、本實用新型采用45°拋物面鏡對基頻光和倍頻光進行聚焦，其優點有三：

①、可避免比較厚的聚焦透鏡對飛秒激光的展寬(會嚴重影響測量精度，這其實是國內目前三階相關儀普遍存在的問題，飛秒激光展寬后，三階信號會變弱很多，而且這個展寬帶來的影響，很難被修正)；