[發明專利]大口徑超短激光脈沖前沿徑向群延遲的測量裝置和測量方法

有效

• 申請號: 201610005915.0
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105675153B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 吳分翔;許毅;李朝陽;冷雨欣
• 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 31213
• 代理人: 張澤純;張寧展

1.一種大口徑超短激光脈沖前沿徑向群延遲的測量裝置，包括：邁克爾遜干涉儀、二階自相關儀(14)和示波器(15)，所述的邁克爾遜干涉儀包括分束片(7)、沿光路依次由第一反射鏡(1)、延遲線(6)和第五反射鏡(5)組成的一臂和沿光路依次由第二反射鏡(2)、第三反射鏡(3)和第四反射鏡(4)組成的另一臂，兩路光通過所述的分束片(7)合束，其特征在于，還包括用于該合束光路校正的近場光闌(8)和遠場光路；

所述的遠場光路依次包括第六反射鏡(9)、第七反射鏡(10)、透鏡(12)、第八反射鏡(11)和CCD(13)，所述的第六反射鏡(9)設置在平移臺上；

待測大口徑超短激光脈沖中間位置放置所述的第一反射鏡(1)，使光束分為兩束等口徑的半光斑光束，一半光斑光束進入邁克爾遜干涉儀的一臂，即經第一反射鏡(1)反射后通過延遲線(6)，再經第五反射鏡(5)反射后，入射到分束片(7)，經該分束片(7)透射；另一半光斑光束直接進入邁克爾遜干涉儀的另一臂，即依次經過第二反射鏡(2)、第三反射鏡(3)和第四反射鏡(4)反射后，入射到分束片(7)，經該分束片(7)反射，兩路半光斑光束形成合束光；

在所述的分束片(7)后放置與合束光等口徑的小孔作為近場光闌(8)，利用平移臺把第六反射鏡(9)移入合束光路，使合束光被第六反射鏡(9)反射，被反射后的合束光經所述的第七反射鏡(10)反射后，再經所述透鏡(12)聚焦，最后經第八反射鏡(11)反射，使得聚焦光束的焦點成像在所述的CCD(13)上；當兩束光在近場光闌(8)處重合，且CCD(13)中兩光束的焦斑重合，移走第六反射鏡(9)，使合束光注入二階自相關儀(14)，該二階自相關儀(14)安置在平移臺上，且該二階自相關儀(14)與所述的示波器(15)相連。

2.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述的透鏡(12)為長焦透鏡。

3.一種利用權利要求1或2所述的測量裝置進行大口徑超短激光脈沖前沿徑向群延遲的測量方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

①在待測大口徑超短激光脈沖中間位置放置第一反射鏡(1)，將待測大口徑超短激光脈沖分為兩束等口徑的半光斑光束，分別注入邁克爾遜干涉儀的兩臂，一路作為參考光，另一路作為待測光，并使兩路光在分束片(7)后合束；

②調節邁克爾遜干涉儀中的延遲線(6)，使兩路光之間存在一相對延時；

③調節平移臺使第六反射鏡(9)進入合束光路，使合束光被第六反射鏡(9)反射后進入遠場光路；

④通過調節第四反射鏡(4)、第五反射鏡(5)以及分束片(7)，使兩束光在近場光闌(8)處重合，同時CCD(13)中兩光束焦斑重合，從而實現兩束光的合束校正；

⑤移走第六反射鏡(9)，使合束光注入二階自相關儀(14)，利用二階自相關儀(14)橫向掃描合束光，基于互相關原理測量不同位置處兩半光斑光束脈沖前沿間的相對延時，并通過示波器(15)記錄兩脈沖前沿間的相對延時量；

⑥擬合所測得的不同位置處的相對延時，根據擬合所得線性函數的斜率及待測大口徑超短激光脈沖的直徑推導出待測大口徑超短激光脈沖前沿的徑向群延遲，即徑向群延遲分布函數的二次項系數a，

a＝k/d

其中，k為上述擬合所得線性函數的斜率，d為待測大口徑超短激光脈沖的直徑。

4.根據權利要求3所述的測量方法，其特征在于，所述步驟②中調節延遲線(6)所引入延遲量的不同對最后徑向群延遲的測量結果無影響。

5.根據權利要求3所述的測量方法，其特征在于所述步驟⑤中示波器(15)所顯示的相關信號包括三個尖峰，中間尖峰對應著兩個自相關信號的疊加，兩邊的尖峰對應著兩個互相關信號，且自相關信號與互相關信號之間的時間間隔就是所測兩脈沖前沿間的相對延時量。