[發明專利]一種飛秒激光脈沖時域寬度測量裝置

在審

• 申請號: 202010510291.4
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111896124A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 楊宏雷;張升康;趙環
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 張國虹

本發明公開一種飛秒激光脈沖時域寬度測量裝置，包括第一光闌和第二光闌，第一光闌和第二光闌的軸線互相垂直，并且第一光闌和第二光闌軸線延長線的交點位于分束器的前表面上；第二光闌的下方設置有倍頻光波段探測器；分束器的上方設置有第二反射鏡，分束器的右側設置有旋轉掃描反射鏡組，旋轉掃描反射鏡組的右側設置有第三反射鏡。本發明在保證脈寬測量精準的前提下，采用旋轉掃描式反射鏡組，實現測量臂中飛秒激光脈沖的相對時延掃描，可以實現更加快速的脈沖寬度測量，并且利用常規的光學、機械實驗材料，基于光電探測器的雙光子吸收原理，實現自相關儀的集約集成。

技術領域

本發明涉及激光脈沖測量技術領域，尤其涉及一種飛秒激光脈沖時域寬度測量裝置。

背景技術

飛秒脈沖的時間維度測量，即脈沖寬度，是其最基本的性能指標參數之一。由于飛秒激光脈沖的脈寬無法直接通過電子學測量設備測定，因此通常采用自相關測量方法，將激光脈沖的瞬時傳播轉換為脈沖之間相對掃描，達到延展探測獲得信號的時域寬度，從而滿足電子學測量設備的測試條件。

目前，商用的飛秒脈沖自相關儀的測量原理為：儀器內部設置等臂長邁克爾遜干涉儀。其中測量臂的反射鏡安裝在電控線性位移臺上，使經過干涉儀兩臂的飛秒脈沖產生一定的時間延遲。當兩臂脈沖再次疊加并共同經過倍頻晶體時，產生倍頻光信號，此信號屬于低頻、探測器可獲得信號，并且其時域寬度與原始脈沖寬度具有嚴格數學關系，因此，可推導出原始脈沖寬度。由于采用線性位移臺，自相關儀需要精密位移速度控制，以此保證信號采樣的時域等間隔要求。此外，由于倍頻晶體與光電倍增管價格昂貴，商用自相關儀的售價也十分高昂，一般在十萬元人民幣以上。

發明內容

本發明的目的在于提供一種飛秒激光脈沖時域寬度測量裝置，主要解決現有的飛秒脈沖寬度測量儀器設備結構較復雜，并且價格昂貴的問題。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明一種飛秒激光脈沖時域寬度測量裝置，包括第一光闌和第二光闌，所述第一光闌和第二光闌的軸線互相垂直，并且所述第一光闌和第二光闌軸線延長線的交點位于分束器的前表面上；

所述第二光闌的下方設置有倍頻光波段探測器；

所述分束器的上方設置有水平布置的第二反射鏡，所述分束器的右側設置有用于產生飛秒激光脈沖傳播時延變化的旋轉掃描反射鏡組，所述旋轉掃描反射鏡組的右側設置有豎直布置的第三反射鏡；

待測激光經過所述第一光闌后射入所述分束器，所述分束器的前表面將激光光束分為反射光束與透射光束，所述反射光束經所述第二反射鏡再次反射至所述分束器，所述透射光束經所述旋轉掃描反射鏡組、第三反射鏡處理后再次反射至所述分束器的前表面，并與所述反射光束再次重合，重后的光束通過所述第二光闌后進入所述倍頻光波段探測器。

進一步的，所述旋轉掃描反射鏡組包括旋轉的連桿，所述連桿上設置有兩個互相平行的第四反射鏡，所述連桿旋轉帶動兩面所述第四反射鏡轉動，產生飛秒激光脈沖在測量臂中的傳播時延的變化。

進一步的，所述第四反射鏡與所述連桿的夾角為45°。

進一步的，所述倍頻光波段探測器的帶隙大于1個基頻光子能量且小于2 個基頻光子能量。

進一步的，所述分束器采用楔形分束器。

進一步的，所述第二光闌與倍頻光波段探測器之間設置有短焦距基頻光波段透鏡。

進一步的，所述第一光闌的左側設置有用于俯仰、偏擺調整入射角度的第一反射鏡。

進一步的，還包括可見光發生器、合束鏡、二相色鏡和可見光波段探測器，所述可見光發生器產生的可見光與待測激光通過所述合束鏡后形成共路傳播光束，所述共路傳播光束經過所述第一反射鏡的反射后后射入所述第一光闌；