[發明專利]一種單發紫外超短脈沖脈寬測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201611138966.7
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106855437B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 程雪梅;陳浩偉;任兆玉;張倩;白晉濤
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

本發明公開了一種單發紫外超短脈沖脈寬測量裝置及方法，該方法基于紫外光脈沖和近紅外脈沖的強度互相關，通過一個脈寬已知的近紅外超短脈沖和紫外光超短脈沖的差頻過程來達到測量紫外超短脈沖脈寬的目的，實現該方法裝置的結構簡單、便于操作；可用于低重復頻率激光脈沖的測量。

技術領域

本發明屬于超快激光范疇，具體涉及一種單發紫外超短脈沖脈寬測量裝置及方法。

背景技術

在超快光學領域，紫外超短脈沖激光是指波長處于100-400nm范圍內，時間延續(即脈寬)在飛秒量級的激光。由于紫外光的單光子能量高，紫外超短脈沖在超快時間分辨光譜、激光加工等領域有著非常重要的應用。紫外光脈沖的脈寬是一個非常重要的物理量，在應用中人們需要知道其準確的脈沖寬度。基于二次諧波的強度自相關方法(自相關儀、FROG)是一類常用的激光脈寬測量方法，但是這類方法不適用于紫外波段，這是因為目前尚無在紫外區域滿足二次諧波相位匹配條件的晶體。近些年，人們提出泵浦探測、雙光子吸收等方法用于測量紫外超短脈沖脈寬，但是這些方法都是不適用于重復頻率低(100Hz以下)的激光。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于，提供一種單發紫外超短脈沖脈寬測量裝置及方法，利用一個脈寬已知的近紅外超短脈沖和紫外光超短脈沖的差頻過程來達到測量紫外超短脈沖脈寬的目的；可用于低重復頻率激光脈沖的測量。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案予以實現：

一種紫外超短脈沖的脈寬測量裝置，包括測量底板和激光器，所述測量底板上安裝有三倍頻器、雙色分束鏡、第一平移臺、第二平移臺、第一紫外光反射鏡、第二紫外光反射鏡、第三紫外光反射鏡、第一近紅外光反射鏡、第二近紅外光反射鏡、第三近紅外光反射鏡、第四近紅外光反射鏡、第五近紅外光反射鏡和第六近紅外光反射鏡、非線性晶體、自相關儀和成像裝置；其中，第一平移臺上安裝第一紫外光反射鏡和第二紫外光反射鏡，第二平移臺上安裝第一近紅外光反射鏡和第二近紅外光反射鏡；

激光器發射激光經過三倍頻器出射紫外光脈沖和近紅外光脈沖，紫外光脈沖經由雙色分束鏡反射，近紅外光脈沖經由雙色分束鏡透射；

經由雙色分束鏡反射的紫外光脈沖經由第一紫外光反射鏡、第二紫外光反射鏡和第三紫外光反射鏡依次反射，入射到非線性晶體內；

通過調節第六近紅外光反射鏡使其偏離近紅外光脈沖的入射路徑，經由雙色分束鏡透射的近紅外光脈沖經由第一近紅外光反射鏡、第二近紅外光反射鏡、第三近紅外光反射鏡和第四近紅外光反射鏡依次反射，入射到非線性晶體內；

通過調節第六近紅外光反射鏡使其處于近紅外光脈沖的入射路徑上，經由雙色分束鏡透射的近紅外光脈沖經由第一近紅外光反射鏡、第二近紅外光反射鏡、第三近紅外光反射鏡、第四近紅外光反射鏡、第六近紅外光反射鏡和第五近紅外光反射鏡，入射到自相關儀內。

一種應用所述的紫外超短脈沖的脈寬測量裝置進行脈寬測量的方法，包括以下步驟：

步驟1，激光器發射激光，激光經由三倍頻器出射紫外光脈沖和近紅外光脈沖，紫外光脈沖經由雙色分束鏡反射，近紅外光脈沖經由雙色分束鏡透射；

步驟2，經由雙色分束鏡反射的紫外光脈沖和經由雙色分束鏡透射的近紅外光脈沖以一定角度入射到非線性晶體中，二者在非線性晶體內相交；

步驟3，調節紫外光脈沖或者近紅外光脈沖的光程，使得二者在非線性晶體中相交處的時間同步；

步驟4，調整非線性晶體的相位匹配角度，直到在成像裝置上觀察到紫外光脈沖和近紅外光脈沖的差頻信號；

步驟5，調節紫外光脈沖或者近紅外光脈沖的光程，對所述紫外超短脈沖的脈寬測量裝置進行校準，得到校準系數；