[發明專利]一種基于二維材料的超寬帶超短脈沖測量裝置和測量方法

在審

• 申請號: 202010622154.X
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111854985A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 虞華康;王春華
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 深圳市壹品專利代理事務所(普通合伙) 44356
• 代理人: 江文鑫;唐敏

1.一種基于二維材料的超寬帶超短脈沖測量裝置，其特征在于，包括：第一準直光闌(1)、第二準直光闌(2)、第一分束鏡(3)、角反射鏡(4)、可控延時角反射鏡(5)、第二分束鏡(6)、第一聚焦透鏡(7)、非線性二維材料(8)、第二聚焦透鏡(9)、光闌(10)、光譜儀(11)、計算機(12)，待測光脈沖經過第一準直光闌(1)和第一準直光闌(2)后，經第一分束鏡(3)分成兩路：一路光經角反射鏡(4)后、再次經過第一分束鏡(3)的反射和第二分束鏡(6)的反射，通過第一聚焦透鏡(7)傾斜聚焦到非線性二維材料(8)上；另一路光經過可控延時角反射鏡(5)后，通過第一分束鏡(3)，在第二分束鏡(6)處反射，通過第一聚焦透鏡(7)以相反的角度傾斜聚焦到非線性二維材料(8)的相同位置上；兩路光聚焦到非線性二維材料(8)后，當兩路光脈沖重疊時，在豎直方向產生自相關倍頻信號，經過第一聚焦透鏡(7)和第二聚焦透鏡(9)，光譜儀(11)收集自相關倍頻信號的光譜信息。

2.根據權利要求1所述的基于二維材料的超寬帶超短脈沖測量裝置，其特征在于：測量裝置使用角反射鏡，待測脈沖激光經過測量裝置后，兩路光以相反的角度傾斜聚焦到非線性二維材料(8)，自相關倍頻光信號在豎直方向上產生。

3.根據權利要求1所述的基于二維材料的超寬帶超短脈沖測量裝置，其特征在于：光闌(10)起空間濾波器的作用，只通過豎直方向上的自相關倍頻光信號，阻擋反射的待測激光即基頻光和非自相關的倍頻信號。

4.根據權利要求1所述的基于二維材料的超寬帶超短脈沖測量裝置，其特征在于：第一準直光闌(1)和第二準直光闌(2)用于標定待測脈沖激光的方向，測量裝置調試完后，以后的測量過程只需將待測脈沖激光同時經過兩個光闌中心即可。

5.根據權利要求1所述的基于二維材料的超寬帶超短脈沖測量裝置，其特征在于：所述的可控延時角反射鏡(5)有電機馬達，與計算機(12)相連，可在一維方向上線性位移，位移距離與延時Δt相對應。

6.根據權利要求1所述的基于二維材料的超寬帶超短脈沖測量裝置，其特征在于：所述的非線性二維材料(8)包括MoS₂、MoSe₂、WS₂、WSe₂等單層或少層二維材料，其放置在硅片、石英片等光滑襯底上。

7.根據權利要求1所述的基于二維材料的超寬帶超短脈沖測量裝置對超短脈沖寬度的測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，將待測光脈沖通過第一準直光闌(1)和第一準直光闌(2)的中心進行準直后，被第一分束鏡(3)分成兩路：一路經角反射鏡(4)后傾斜聚焦到非線性二維材料(8)上；類似地，另一路光經過可控延時角反射鏡(5)后以相反的角度傾斜聚焦到非線性二維材料(8)的相同位置上；當兩路光脈沖重疊時，在豎直方向產生自相關倍頻信號，光譜儀(11)收集自相關倍頻信號的光譜信息；

S2，所述的計算機(12)控制可控延時角反射鏡(5)增加延時Δt，并同時讀取和記錄光譜儀(11)的數據，重復此步驟，直到兩路光在空間上經歷靠近、重疊、分開的過程，采得足夠的數據；

S3，采集得到不同時間延時下對應的光譜數據，然后應用FROG的方法進行迭代計算，得到超短脈沖激光復電場的完整表達式。