[發明專利]基于啁啾脈沖特性的單次信噪比測量方法和裝置

有效

• 申請號: 201210591297.4
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103063315A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 王向林;王屹山;趙衛;張偉;楊直;胡曉鴻
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

技術領域

本發明是一種基于啁啾脈沖特性的單次信噪比測量方法和裝置。

背景技術

超短超強激光脈沖與物質相互作用是一個強場作用過程，脈沖信噪比是直接影響激光與物質相互作用效果的一個非常重要的參數，精確的測量出超短超強激光脈沖的信噪比對于強場物理是至關重要的。

對于皮秒和飛秒脈沖信噪比的測量，通用的條紋相機等電子測量技術已無法滿足需要，最常用的測量方法是三階自相關法等技術。三次相關法采用一次倍頻和一次和頻過程得到三倍頻信號，可以比較準確的測量脈沖的子脈沖、前沿、后沿等噪聲信息。該方法通常采用掃描測量方式，可用于測量重復頻率較高（10Hz以上）、能量穩定輸出的超短脈沖。但當脈沖放大到焦耳量級、強度達到帕瓦量級時，重復頻率低，通常都是單次脈沖，對于這類單次運行的超強激光裝置，必須采用單次測量。

現在的單次測量系統通常是基于三倍頻或差頻相關的方式，采用各種方法將單脈沖進行復制或者不同延遲時間，最終實現單次測量，通常可探測時間窗口僅為幾十皮秒。

光克爾效應是由介質的三階非線性引起的效應，現在已經廣泛應用于超短脈沖的泵浦探測實驗中。光克爾效應可表示為：

IOKS=Iprobesin2(2θ)sin2(Δφ2)]]>

I_OKS是光克爾效應透射光強，I_probe是探測光強，θ是泵浦光和探測光偏振方向的夾角，Δφ是非線性相移。當非線性相移較小時，可近似為。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種基于啁啾脈沖特性的單次信噪比測量方法和裝置，克服了現有單次信噪比測量方法和裝置時間窗口較窄（一般為幾十皮秒）的缺點，本方法可單次測量幾百皮秒。

本發明的技術解決方案是：

基于脈沖啁啾特性的單次信噪比測量方法，包括以下步驟，

（1）產生光克爾信號；

（2）CCD采集光克爾信號得到光強在空間上的分布；

（3）根據光強在空間上的分布信息計算得到信噪比；

其特殊之處在于：步驟（1）中產生光克爾信號的具體步驟是：

（1.1）將待測激光分成兩束，一束作為泵浦光，另一束作為探測光；

（1.2）探測光經展寬裝置展寬為時間上啁啾和空間上啁啾的脈沖，展寬后脈沖經過第一偏振器后，聚焦到非線性介質中；

（1.3）泵浦光通過光延遲裝置，繼而通過半波片調整泵浦光的偏振方向，使泵浦光的偏振方向與探測光的偏振方向所成角度為a，a≠90°，聚焦到非線性介質中；?

（1.4）調整光延遲裝置使泵浦光和探測光同步到達非線性介質，即使得泵浦光和探測光在時間上重合；調節泵浦光光路上各器件的傾角和位置，使探測光與泵浦光聚焦焦點重合在非線性介質中，即泵浦光和探測光在空間上重合；

（1.5）將透過非線性介質的探測光準直后，再經過第二偏振器，所述第二偏振器的透射偏振方向與第一偏振器的透射偏振方向垂直，能夠透過第二偏振器的光信號即光克爾信號。

展寬裝置包括由兩塊相同光柵組成的光柵對或由兩塊相同三棱鏡組成的棱鏡對，所述光柵對中的第一塊光柵設置于探測光的光路，第二塊光柵設置于第一塊光柵的衍射光路上，第一偏振器設置于第二塊光柵的出射光路上；所述棱鏡對以同樣方式設置。

光柵為反射光柵或透射光柵。

三棱鏡是具有色散性質的三棱鏡。

基于脈沖啁啾特性的單次信噪比測量裝置，包括將待測激光分成泵浦光和探測光的分束裝置和將探測光進行展寬的展寬裝置，其特殊之處在于：所述展寬裝置包括由兩塊相同光柵組成的光柵對或由兩塊相同棱鏡組成的棱鏡對，所述光柵對中的第一塊光柵設置于探測光的光路，第二塊光柵設置于第一塊光柵的衍射光路上；所述棱鏡對以同樣方式設置。