[發(fā)明專利]基于瞬態(tài)光柵效應(yīng)的飛秒激光脈沖測(cè)量裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410327593.2
• 申請(qǐng)日: 2014-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN104121994A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉軍;申雄;王鵬;李方家
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01J9/02
• 分類號(hào): G01J9/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛秒激光脈沖測(cè)量，特別是一種基于瞬態(tài)光柵效應(yīng)的飛秒激光脈沖測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

飛秒激光隨著其在科研、生物、醫(yī)療、加工、通信、國(guó)防等領(lǐng)域的需要，得到了極其迅速的發(fā)展。而飛秒激光脈沖形狀與脈沖寬度作為飛秒激光脈沖的重要光學(xué)參量，對(duì)它們的測(cè)量或?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)顯得十分必要。因此，尋找一種簡(jiǎn)單、方便、快速、有效的測(cè)量與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法與裝置，對(duì)于推動(dòng)飛秒激光自身發(fā)展和拓展其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用有著極重大的作用。

目前，最廣泛使用的飛秒激光脈沖測(cè)量技術(shù)有：1.頻率分辨光柵法(Frequency?Resolved?Optical?Gating,FROG)；2.光譜相位相干直接電場(chǎng)重建法(Spectral?Phase?Interferometry?for?Direct?Electric-field?Reconstruction,SPIDER)。該兩種技術(shù)都是基于自參考，并且通過非共線諧波產(chǎn)生方法，來實(shí)現(xiàn)對(duì)飛秒激光脈沖的單發(fā)測(cè)量。然而，該兩種技術(shù)對(duì)于重建飛秒激光脈沖的算法并不直接，需要較長(zhǎng)的時(shí)間。在SPIDER技術(shù)中，通常需要非線性晶體來轉(zhuǎn)換產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)，由于非線性光學(xué)晶體的相位匹配條件，這使得每臺(tái)測(cè)量?jī)x器只能適應(yīng)于特定的光譜范圍，從而限制了這些方法在寬光譜范圍內(nèi)的應(yīng)用，并且這些系統(tǒng)與測(cè)量過程都較為復(fù)雜。基于交叉偏振波(cross-polarized?wave,XPW)的自參考光譜干涉方法(self-referenced?spectral?interferometry,SRSI)最近也被用來測(cè)量激光脈沖。在該方法中，僅需3次簡(jiǎn)單迭代計(jì)算就可以很快獲得待測(cè)激光的光譜和相位，這是目前為止最為簡(jiǎn)單方便，并可進(jìn)行脈沖寬度單發(fā)測(cè)量的方法。然而該方法需要光學(xué)偏振元件。由于光學(xué)偏振元件只對(duì)特定激光波長(zhǎng)有效，并且有一定的光譜寬度，這樣也就限制了這一方法和儀器只能在特定光譜范圍內(nèi)應(yīng)用。偏振光學(xué)元件的色散也使其對(duì)10fs以下短脈沖測(cè)量受到限制。在類似的SRSI方法上，我們最近也提出了兩種分別基于自衍射效應(yīng)[參見文獻(xiàn)1：J.Liu,Y.L.Jiang,T.Kobayashi,R.X.Li,and?Z.Z.Xu,“Self-referenced?spectral?interferometry?based?on?self-diffraction?effect,”J.Opt.Soc.Am.B29(1):29-34(2012)；參見專利：申請(qǐng)?zhí)枺?01210267065.3]和瞬態(tài)光柵效應(yīng)[參見文獻(xiàn)2：J.Liu,F.J.Li,Y.L.Jiang,C.Li,Y.X.Leng,T.Kobayashi,R.X.Li,and?Z.Z.Xu,“Transient-grating?self-referenced?spectral?interferometry?for?infrared?femtosecond?pulse?characterization,”O(jiān)pt.Lett.37,4829(2012)；參見專利：申請(qǐng)?zhí)枺?01210079324.X]的飛秒激光脈沖測(cè)量方法，該兩種方法不受色散的限制，但是此二者在結(jié)構(gòu)上仍較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明給出一種基于瞬態(tài)光柵效應(yīng)的飛秒激光脈沖測(cè)量裝置。本發(fā)明采用望遠(yuǎn)鏡或顯微物鏡光路結(jié)構(gòu)，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小巧，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)易，數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理迅速，并且可以適用于不同脈沖寬度和不同波長(zhǎng)范圍的飛秒激光脈沖寬度與脈沖形狀的測(cè)量與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，獲得的光譜相位可以反饋到相關(guān)的相位補(bǔ)償裝置，優(yōu)化飛秒激光脈沖的輸出。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種基于瞬態(tài)光柵效應(yīng)的飛秒激光脈沖測(cè)量裝置，特點(diǎn)在于其構(gòu)成包括：第一凹面反射鏡、凸面反射鏡、四小孔光闌板、可變中性衰減延時(shí)片、三階非線性光學(xué)介質(zhì)、小孔光闌板、第二凹面反射鏡和高光譜精度的光譜儀。所述元部件位置關(guān)系如下：