[發(fā)明專利]基于同步啁啾探針脈沖的等離子體鏡單次信噪比提升度測(cè)量方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110135547.2
• 申請(qǐng)日: 2021-02-01
• 公開（公告）號(hào): CN112903123B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱坪;張棟俊;梁彥;易友建;謝興龍;朱健強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01J11/00
• 分類號(hào): G01J11/00
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種基于同步啁啾探針脈沖的等離子體鏡單次信噪比提升度的測(cè)量方法及裝置，將同步的啁啾脈沖作為探針脈沖，利用其啁啾特性，將等離子體鏡的反射率變化轉(zhuǎn)化為啁啾脈沖的光譜變化，通過(guò)對(duì)啁啾脈沖光源的光譜變化測(cè)量，實(shí)現(xiàn)等離子體鏡單次信噪比提升度測(cè)量。本發(fā)明是一種單次測(cè)量，操作簡(jiǎn)單方便，無(wú)需對(duì)主激光采樣，解決了傳統(tǒng)三階互相關(guān)測(cè)量方法中，延遲掃描式方法需要多次測(cè)量問(wèn)題以及非線性效應(yīng)所需要的測(cè)量光強(qiáng)度問(wèn)題，有助于等離子體鏡的單次信噪比提升度測(cè)量，在使用等離子體鏡的高功率超短脈沖系統(tǒng)中有重要的應(yīng)用背景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超短脈沖測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種等離子體鏡單次信噪比提升度測(cè)量方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著飛秒激光技術(shù)和啁啾脈沖放大(CPA)的迅速發(fā)展。激光的聚焦功率密度越來(lái)越高，推動(dòng)各項(xiàng)科學(xué)研究的發(fā)展，包括慣性約束聚變的快點(diǎn)火、激光驅(qū)動(dòng)粒子加速和高功率密度等離子體的診斷等。相對(duì)地，對(duì)于激光對(duì)比度提出了更高的要求。其中等離子體鏡由于無(wú)懼損傷，信噪比提升度好等特點(diǎn)，非常適用于高功率超短脈沖的終端信噪比提升。

對(duì)于等離子體鏡，信噪比提升度是衡量其性能的重要指標(biāo)。現(xiàn)有的信噪比測(cè)量主要分為兩種，一種基于延遲掃描的三階互相關(guān)儀，比如商用的Sequoia裝置。但是，延遲掃描法需要在給定的重復(fù)率下進(jìn)行大量的掃描測(cè)量，而等離子體鏡具有單次特性，必須使用真空機(jī)械電機(jī)才能完成多次測(cè)量。而且該方法需要大量激光發(fā)次，在大型打靶實(shí)驗(yàn)中，并不具備多發(fā)次的實(shí)驗(yàn)條件。另一種方法是光纖陣列的信噪比測(cè)量方法，上海交通大學(xué)的YongzhiWang在2014年基于光纖陣列和光電倍增管組合的空間-時(shí)間變換原理，實(shí)現(xiàn)了大于10¹⁰脈沖的單次測(cè)量，這種方法可以有效實(shí)現(xiàn)單次測(cè)量，但是該方法同樣基于三階非線性效應(yīng)，對(duì)激光能量有一定需求，并且成本較大。同時(shí)，該方法仍然需要兩次信噪比測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算得到等離子體鏡的信噪比提升度。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前超短超強(qiáng)激光脈沖等離子體鏡信噪比測(cè)量技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于同步啁啾探針脈沖的等離子體鏡單次信噪比提升度測(cè)量裝置及。將啁啾探針脈沖同步入射至等離子體鏡并反射進(jìn)入光譜儀。由于啁啾特性，等離子體鏡的反射率隨時(shí)間變化導(dǎo)致了啁啾探針脈沖的光譜強(qiáng)度變化。通過(guò)對(duì)啁啾探針脈沖光譜強(qiáng)度變化的測(cè)量以及數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)等離子體鏡的單次信噪比提升度測(cè)量。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于同步啁啾探針脈沖的等離子體鏡單次信噪比提升度的測(cè)量方法，其特點(diǎn)在于，包括如下步驟：

步驟1)使啁啾脈沖光源以角度A入射至等離子體鏡基片，經(jīng)該等離子體鏡基片反射后，利用光譜儀獲取初始的啁啾脈沖光源光譜S₀：

步驟2)使聚焦高功率短脈沖光源以角度B入射等離子體鏡基片產(chǎn)生等離子體鏡，使啁啾脈沖光源以角度A入射至等離子體鏡，且A≠B；利用光譜儀獲取經(jīng)該等離子體鏡反射后的啁啾脈沖光源光譜；

步驟3)計(jì)算等離子體鏡對(duì)啁啾脈沖光源的光譜效率曲線S_λ＝S₁-S₀；

步驟4)將等離子體鏡對(duì)啁啾脈沖光源的光譜效率曲線S_λ，根據(jù)公式S_t＝C*S_λ，轉(zhuǎn)化為等離子體鏡的反射率時(shí)間波形圖S_t，C是啁啾率(皮秒/納米)；

步驟5)通過(guò)等離子體鏡的反射率時(shí)間波形圖，計(jì)算等離子體鏡的最高反射率與基底反射率的比值，即對(duì)比度，獲得等離子體鏡信噪比提升度。

優(yōu)選的，步驟1)中所述的啁啾脈沖的啁啾率可調(diào)，從而可改變等離子體鏡信噪比提升度測(cè)量的時(shí)間分辨率，公式如下：

D_t＝C*D_λ