[發明專利]飛秒激光脈沖相干組束測量系統及測量方法

在審

• 申請號: 202010729329.7
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111879420A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 劉軍;申雄;王鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00;G01J9/02
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種飛秒激光脈沖相干組束測量系統,其特征在于，該測量系統包括：沿組束飛秒激光脈沖輸入方向依次是準直的微透鏡陣列(1)、合束器(2)、單模光纖束(3)和二維成像光譜儀(4)，所述的合束器(2)用于對通過微透鏡陣列獲得的準直的組束光束與參考光束進行合束；所述的單模光纖束(3)由多根單模光纖組合而成，依次是二維接收端(3-1)、傳導光纖束(3-2)、一維輸出端(3-3)；在所述的二維接收端(3-1)端面上，所述的單模光纖束(3)的單模光纖端面呈二維平面排列，組束光束在該端面的各個小光斑中，所述的參考光束的光斑應覆蓋組束光束的光斑；在所述的一維輸出端(3-3)，所述的單模光纖束(3)的端面呈一字型排列，所述的參考光束為波前為平面的準直光束，或波前為球面的發散光束。

2.利用權利要求1是所述的飛秒激光脈沖相干組束測量系統對飛秒激光脈沖相干組束的測量方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

①光譜干涉條紋的獲取：

從多條光纖輸出的激光束通過微透鏡陣列(1)進行準直獲得準直了的組束光束；合束器(2)將組束光束與從另外一根光纖輸出的參考光束合束；合束后組束光束與參考光束經由所述的單模光纖束(3)的二維接收端(3-1)、傳導光纖束(3-2)和一維輸出端(3-3)，耦合入二維成像光譜儀(4)，在所述的二維成像光譜儀(4)的成像平面上，將獲得多組光譜干涉條紋，其中任一組光譜干涉條紋，是由所述的二維接收端(3-1)端面上相應的單模光纖所對應的組束光束中的一束光束與參考光束相干涉產生的；

②組束光束在二維接收端端面上的相位重建：

對所獲得的光譜干涉條紋，其第n組光譜干涉條紋為所述的單模光纖束(3)的二維接收端(3-1)端面上的第n根單模光纖所對應的組束光束中的第n束光與參考光束的光譜干涉S(n,ω,τ)，n為不大于組束光束的光束總量N的正整數，ω為光譜頻率，τ為組束光束中的第n束光束與參考光束之間的時間差，S(n,ω,τ)為：

其中，為組束光束中的第n束光的電場，為參考光束的電場，

對式(1)進行傅里葉逆變換，并利用窗函數，在時域內，可以獲得式(1)干涉條紋的直流項與交流項

對進行傅里葉變換，得到f(n,ω)，進行相位解析獲得其相位表達式為：

其中，為組束光束中的第n束光的頻域相位，為參考光束的頻域相位，則

③獲得組束光束中的第n束光的頻域內的光譜相位實現了相位測量。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的參考光束可以為波前為平面的準直光束，或者波前為球面的發散光束，從而對于所述的求解分兩種情況，分別為：

1)在參考光束是波前為平面的準直光束的情況下，令為常數0，則

2)在參考光束是波前為球面的發散光束的情況下，對所得到的進行球面擬合，得到擬合項即為參考光束的頻域相位則