[發(fā)明專利]一種超短脈沖激光測(cè)量?jī)x和測(cè)量方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010032816.8
• 申請(qǐng)日: 2020-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN111189550A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 虞華康;倫逸鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J11/00
• 分類號(hào): G01J11/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李秋武

本發(fā)明涉及一種超短脈沖激光測(cè)量?jī)x，包括沿超短脈沖激光光路依次設(shè)置的分束器、換向裝置、耦合裝置和非線性光波導(dǎo)，分束器用于將超短脈沖激光分成反射光束和透射光束，換向裝置用于將反射光束和透射光束調(diào)整至共線相向傳播，耦合裝置用于將共線相向傳播的反射光束和透射光束耦合于非線性光波導(dǎo)，非線性光波導(dǎo)不同空間位置產(chǎn)生有橫向倍頻信號(hào)，信號(hào)采集裝置用于采集非線性光波導(dǎo)不同空間位置產(chǎn)生的橫向倍頻信號(hào)。通過對(duì)非線性光波導(dǎo)不同空間位置產(chǎn)生的橫向倍頻信號(hào)的頻譜強(qiáng)度信息采用反演算法多次迭代，可以確定超短脈沖激光復(fù)電場(chǎng)的完整表達(dá)式，能夠獲得超短脈沖激光完整的參數(shù)信息。本發(fā)明還涉及一種超短脈沖激光測(cè)量方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超短脈沖激光測(cè)量?jī)x和測(cè)量方法。

背景技術(shù)

超短脈沖激光具有時(shí)間寬度短，峰值功率高等特點(diǎn)。由于超短脈沖的脈沖寬度極短，普通的電子類器件反應(yīng)速度相對(duì)較慢，通常無法直接測(cè)量超短脈沖的特性參數(shù)。

超短脈沖激光參數(shù)傳統(tǒng)的測(cè)量方法是采用頻率分辨光學(xué)開關(guān)法，在自相關(guān)儀的基礎(chǔ)上，將待測(cè)超短脈沖激光通過分束器分成兩束后，通過精密位移裝置連續(xù)不斷地改變兩束脈沖的光程差，并分別記錄不同光程差下的信號(hào)強(qiáng)度。但是其對(duì)精密位移裝置的精度要求極高，裝置成本過高，測(cè)量過程耗時(shí)較長(zhǎng)。

現(xiàn)有技術(shù)有改良的超短脈沖激光探測(cè)儀，將待測(cè)超短脈沖激光通過分束器分成兩束后，共線相向入射到微晶玻璃中，在微晶玻璃中產(chǎn)生非線性信號(hào)，通過CCD(照相機(jī))采集非線性信號(hào)的強(qiáng)度信息，并對(duì)強(qiáng)度信息加以分析推算出待測(cè)超短脈沖激光的脈寬信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)高精度的超短脈沖激光測(cè)量。

改良的超短脈沖激光探測(cè)儀仍然存在以下技術(shù)問題：

1.其能夠獲得脈沖時(shí)域上的脈寬，但無法得到超短脈沖激光完整的參數(shù)信息。

2.微晶玻璃非線性信號(hào)產(chǎn)生效率較低，信號(hào)噪聲較大，導(dǎo)致測(cè)量精度仍然有待提升。

3.微晶玻璃體積較大，難以實(shí)現(xiàn)核心部件小型化。

由于超短脈沖激光的時(shí)空分布對(duì)超短脈沖激光的應(yīng)用也有重大的影響，在一些應(yīng)用中我們必須精確知道脈沖激光在產(chǎn)生、傳輸和變換過程中的時(shí)空特性，才能揭示其物理機(jī)制，建立起合理的理論模型。越來越多的研究表明，分析研究脈沖激光如皮秒或飛秒脈沖的精細(xì)結(jié)構(gòu)是許多研究工作的關(guān)鍵。因此我們需要新的技術(shù)測(cè)量超短脈沖激光的完整信息。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的之一是：提供一種超短脈沖激光測(cè)量?jī)x，采用非線性光波導(dǎo)為橫向倍頻介質(zhì)，非線性信號(hào)產(chǎn)生效率高，信號(hào)噪聲較小，能夠采集非線性光波導(dǎo)不同空間位置產(chǎn)生的橫向倍頻信號(hào)的頻譜強(qiáng)度信息，獲得超短脈沖激光完整的參數(shù)信息，測(cè)量速度快，測(cè)量精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)核心部件小型化。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的之二是：提供一種超短脈沖激光測(cè)量方法，采用非線性光波導(dǎo)為橫向倍頻介質(zhì)，通過采集非線性光波導(dǎo)不同空間位置產(chǎn)生的橫向倍頻信號(hào)，能夠得到超短脈沖激光完整的參數(shù)信息，信號(hào)噪聲較小，測(cè)量速度快，測(cè)量精度高。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種超短脈沖激光測(cè)量?jī)x，包括沿超短脈沖激光光路依次設(shè)置的分束器、換向裝置、耦合裝置和非線性光波導(dǎo)，分束器用于將超短脈沖激光分成反射光束和透射光束，換向裝置用于將反射光束和透射光束調(diào)整至共線相向傳播，耦合裝置用于將共線相向傳播的反射光束和透射光束耦合于非線性光波導(dǎo)，非線性光波導(dǎo)不同空間位置產(chǎn)生有橫向倍頻信號(hào)，非線性光波導(dǎo)一側(cè)設(shè)有信號(hào)采集裝置，信號(hào)采集裝置用于采集非線性光波導(dǎo)不同空間位置產(chǎn)生的橫向倍頻信號(hào)。

進(jìn)一步，耦合裝置包括第一凸透鏡和第二凸透鏡，第一凸透鏡和第二凸透鏡相對(duì)設(shè)置，反射光束經(jīng)過第一凸透鏡耦合于非線性光波導(dǎo)，透射光束經(jīng)過第二凸透鏡耦合于非線性光波導(dǎo)。