[發明專利]用于測量超快光學信號的陣列鏡架

有效

• 申請號: 202011039828.X
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112180537B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 左澎;朱彤
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G02B7/182
• 分類號: G02B7/182
• 代理公司: 北京怡豐知識產權代理有限公司 11293
• 代理人: 遲軍

本發明提供一種用于測量超快光學信號的陣列鏡架，該陣列鏡架包括：上支撐框架，其包括呈直角屋脊形的框架主體以及以姿態可調整的方式裝配在框架主體內側的、可保持反射鏡的兩個彼此獨立的板形鏡架；下支撐框架，其包括呈直角屋脊形的框架主體以及以姿態可調整的方式裝配在框架主體內側的、可保持反射鏡的兩個彼此獨立的板形鏡架，其中，各框架主體均由彼此垂直且一體連接而形成直角屋脊形的兩個框架翼板構成，所述框架翼板以一對一方式在內側裝配鏡架，并且所述鏡架以一對一方式保持反射鏡，以使得通過調整各鏡架的姿態，能夠使安裝在所述陣列鏡架上的4個反射鏡構成直角折疊狀排列的2×2反射鏡陣列。

技術領域

本發明涉及光學鏡架，具體地說，涉及用于測量超快光學信號的陣列鏡架。

背景技術

超快(超短)激光脈沖指激光脈沖的時域寬度(半高寬)小于1納秒的激光脈沖，通常指的是皮秒、飛秒級的激光脈沖。超短激光脈沖是物理、化學等學科前沿領域研究常用的研究手段，在應用前通常需要了解激光脈沖的性質，即，需要測量激光脈沖，以得到激光脈沖的脈寬、振幅及相位等信息。

在測量超快光學信號(即超短激光脈沖)的性質時，通常采用非線性光學方法，使用非線性光學晶體。例如，采用三級非線性光學技術“頻率分辨光學門控”可以同時獲得超短激光脈沖的振幅、相位等信息。通常，具體操作步驟如下：1)將待測量激光脈沖束分成能量大致相等的三束；2)使三束脈沖光中的兩束光始終保持同步，將這兩束光聚焦到一片光學玻璃上(石英、CaF₂、MgF₂等)，兩束光(門控光)在時域及空間上均重疊，焦點處的激光能量非常高，在光學玻璃中引起非線性光學現象；3)將三束脈沖光中的另外一束光(待測光)也聚焦到光學玻璃的同一區域，光路中置入一光學延遲線用于調節光程，三束光在時域上重疊時，會發生衍射現象，在第三束光入射的對稱方向出現衍射信號，衍射信號與三束光的重疊情況相關；4)連續移動延遲線，掃描記錄衍射信號，通過衍射信號的變化可以推算原激光脈沖的振幅、相位等參數。測量裝置中要用到一些平面鏡來反射三束光，調節光程，通常使用的是普通的鏡架。

作為一種現有的用于超短激光脈沖的光學測量系統，通常使用分束片將一束光分成幾束，但是由于分束片具有一定厚度，激光脈沖穿過分束片時會引入色散，由此影響測量結果，激光脈沖越短這種影響越嚴重。

光在空氣、玻璃等介質中傳播時不同的頻率成分速度不同，通常是頻率高的成分的傳播速度慢于頻率低的成分(正常色散)。對于普通的激光脈沖，頻譜寬度非常窄，穿過介質引起的色散微乎其微；但是對于飛秒脈沖激光，色散的影響很大，穿過介質后脈沖“變形”(啁啾)，低頻成分在前，高頻成分在后。

針對引入色散的一種解決方案，使用反射式元件替代分束片可以避免引入色散。例如，讓經過放大的光束穿過開有N(N是整數且N≥2)個小孔的屏，光束分成N個分束，例如經過四個安裝在獨立鏡架上的平面反射鏡反射，再用反射式聚焦鏡將這四束光聚焦到光學晶體中，通過記錄光學晶體中的非線性光學現象，可以得到激光脈沖寬度、相位等信息。

對于使用反射式元件的測量系統，為了得到準確可靠的結果，需要對例如四個分光用反射鏡的相對位置進行精確調節并進行精準定位。然而，由于現有技術使用多個獨立的反射鏡鏡架，因此需要分別對這些獨立的鏡架(例如四個)的位置和姿態(例如旋轉角、俯仰角等)進行單獨的調節，這會產生如下技術問題：(1)反射鏡的精確對位十分困難，調節起來繁瑣且費時費力；(2)穩定性差，使用時易受干擾，相對位置會慢慢漂移，從而影響測量結果。

發明內容

鑒于使用多個獨立鏡架的現有技術的光學測量系統中存在的上述多個問題，開發了本發明。本發明旨在提供一種能夠方便調節、精確對位、高穩定性的用于光學信號測量的集成式陣列鏡架。