[發明專利]大帶寬、超小型單發自動測量飛秒激光脈寬的自相關儀

在審

• 申請號: 201710460445.1
• 申請日: 2017-06-17
• 公開（公告）號: CN107436197A
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 趙遵成;洪德昇;陳培榮;信明陽;田曉光
• 申請（專利權）人: 河南省啟封新源光電科技有限公司
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及飛秒激光技術領域，具體涉及一種大帶寬單發自動測量飛秒激光脈寬的自相關儀。

背景技術

隨著飛秒激光在科研、工業領域的廣泛應用，目前在物理學、生物學和化學領域中，利用飛秒激光脈沖產生射線源和觀測各種動力學過程以及超快速現象，已成為一種嶄新而有效的研究手段，相應的，需要在工作現場便捷、高效、準確的測量飛秒激光脈沖寬度的測量也顯得尤為重要。目前經常采用自相關法，具有結構緊湊、調節簡單，分辨率高，靈敏度高等特點，是飛秒激光脈沖寬度測量普遍采用的儀器。

自相關儀的測量原理是讓兩個相同脈沖產生時間差，使得這兩個脈沖激光在倍頻晶體中由于非線性效應產生倍頻光，然后用CCD采集信號，通過不斷調整兩個脈沖激光的時間差，根據信號隨時間差的變化，測量得到脈沖的寬度。這種方法需要機械原件調整多個脈沖的時間差，耗時較長，不能快速測量單個激光脈沖的寬度，而且為了產生脈沖時間差，需要的光學元件較多，導致儀器體積較大，成本較高。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷和改進需求，本發明目的是提供一種低成本，大帶寬的超小型單發自動測量飛秒激光脈寬并且便于攜帶、工作穩定、測量精度較高的自相關儀。本發明通過分束把一個激光脈沖分為兩個，讓兩個激光脈沖產生倍頻光，通過測量倍頻光強度的分布，由空間反推出脈沖激光的脈寬，利用本技術可以測量單個激光脈沖的寬度，具有快速高效、精度高的特點，而且所用元器件較少，體積小，便于攜帶，成本低。

大帶寬、超小型單發自動測量飛秒激光脈寬的自相關儀，包括：光圈、分光鏡，第一、二、三、四反射鏡，倍頻晶體、平凸透鏡、矩陣CCD、處理器、精密平移臺；。

本發明通過光學模塊的優化設計、改進，使儀器體積小，重量輕，便于攜帶；通過優化光路，節省鏡片，節約了大量的成本；通過自主開發測量軟件，操作使用非常簡單，擬合準確度較高，測量結果準確。非線性光學元件BBO采用超薄低色散的type II系列，測量角度范圍廣，測量更準確。

附圖說明：

圖1是本發明自相關儀結構圖；

圖2是本發明自相關儀局部結構圖；

圖3是本發明自相關儀測試到的實驗結果；

具體實施方式：

為了使本發明自相關儀的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實例，對本發明進行進一步詳細說明。

光圈1、分光鏡2、反射鏡3-6，倍頻晶體7、光圈8、平凸透鏡9、矩陣CCD10、處理器11和精密平移臺，首先待測激光脈沖通過光圈得到標準脈沖，再由分光鏡將標準脈沖分為兩束相同脈沖一束豎直向上反射，一束穿透；兩束脈沖分別經過第反射鏡3、4和反射鏡5、6兩條光路反射后匯聚到TypeⅡBBO晶體上，后在TypeⅡBBO晶體的垂直軸線后通過矩陣CCD檢測倍頻光脈沖，再將檢測到的空間強度數據傳給電腦，通過電腦計算得到單個激光脈沖寬度。

在上述的發明中光圈1，分光鏡2，反射鏡5、6在一個平面上；反光鏡3、4，BBO 7，光圈8，凸透鏡9，CCD 10在同一個平面上，兩平面高度相差50mm，所述裝置均固定在同一面包板上，反射鏡4和6的反射光夾角為20°以內。

以下舉一個具體實例：

測量一高斯激光脈沖，波長800nm附近，使用灰點CCD，像素大小為6微米×6微米，采用Labview編寫并發布為可安裝程序。通過調節位移平臺，使兩束光路產生光程差，圖3是測試到的實驗結果。利用軟件處理此數據，把倍頻光空間分布轉化為脈沖的時間寬度，測得脈寬為77飛秒。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。