专利名称：单脉冲自相关测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种关于激光脉冲宽度相关测量的测量仪，主要适用于强激光脉冲宽度参数的测量。
激光脉冲的时间宽度是超短脉冲激光系统的一个基本参数，如何对其进行准确的测量一直是一个很重要的问题。近年来，随着啁啾脉冲放大技术的发展，超短超强激光脉冲的产生有了很大的突破，将为物理，化学，生物等学科中超短超强过程的研究提供强有力的手段。为了能够对低重复频率(几十HZ)的放大激光脉冲的时间延迟进行准确测量和便于激光装置的调整，有必要建立能对单次激光脉冲的宽度进行实时监测的测量仪器。F.Salin等人在文章“52飞秒脉冲的单次测量”(＂Single-shot measurement ofa 52-fs pulse＂)(应用光学，26卷，第二十一期，1987年，4528--4531页)(Applied Optics)中，提出一种结构是将一激光束经过分束和光学延迟，然后同时入射于一二次谐波晶体中，如图2所示，透反膜板3将入射光束Gr分为两束，一束为透射光束Gt，另一束为反射光束Gf；透射光束Gt被直角反射镜6延迟以后，经过反射镜5入射于二次谐波晶体11上，反射光束Gf经反射镜7后也入射于二次谐波晶体11上，两光束在二次谐波晶体11上产生的倍频光信号Ge经过一柱面透镜9会聚于探测器8上，利用探测器8所接收到的二次谐波信号的空间强度分布，来推测出激光脉冲宽度的大小。在这种结构中，测量仪器可测量的时间范围由入射于二次谐波晶体上的两光束之间的夹角来决定，当入射光脉冲的时间宽度变化比较大时，这一角度也需要有很大的变化，而现有的测量仪器一般都是为某一特定的时间宽度范围设计的，当入射激光的时间范围变化较大时，必需更换元件或换用不同的测量仪器，通用性不强，这使得现有仪器使用起来很不方便，增加了使用成本。
本实用新型的目的是针对现有仪器上的缺点，设计一种结构简单，通用性强的单脉冲自相关测量仪，在同一台测量仪器上，不需要更换光学元件，即可拓宽仪器的测量范围；在保证测量精确度的同时，方便这种测量仪器的应用，降低使用成本。
本实用新型的单脉冲自相关测量仪，包括在外壳的底板15上，沿着入射光束Gr前进的方向，依次固定有小孔光阑2，反射镜1，透反膜板3，光束Gr经透反膜板3后被分成两束，一束为透过透反膜板3的透射光束Gt，另一束为被透反膜板3反射的反射光束Gf，沿着透射光束Gt前进的方向上，在底板15上依次固定有用以提供时间延迟的直角反射镜6，反射镜5，反射镜12，反射镜14，经过反射镜14将透射光束Gt入射于能够产生二次谐波的谐波晶体11上；沿着透反膜板3反射的反射光束Gf前进的方向上，在底板15上依次固定有反射镜4，反射镜7，反射光束Gf被反射镜7反射后，经过反射镜4，透反膜板3，反射镜13，入射于反射镜14，反射镜14将反射光束Gf也入射于谐波晶体11上；沿着谐波晶体11产生的二次谐波光束Gc的传输方向上，依次固定在底板15上，有狭缝10，柱面透镜9，最后是探测元件8，如图1所示。所说的反射镜7，12，13是置于固定在底板15上的可以移动的平台上。
本实用新型在光束入射于二次谐波晶体11前，要通过12，13，14三个反射镜，通过对这一组反射镜的调整，可实现入射于晶体11上的两光束之间夹角的改变，其中反射镜12，13分别是固定在一个可以左右移动的平台上，反射镜14则固定不动。当入射激光脉冲宽度为飞秒量级时，为了保证仪器的时间分辨率(可分辨的最小时间)，在二次谐波晶体上需要小的入射光夹角，为达到这一要求，反射镜12向右移动，反射镜13向左移动，同时移向晶体的对称轴线，当移到所需的位置后，水平转动两个反射镜的角度，使两光束经反射镜12，13反射后在晶体11上相交于一点，如图3所示；当入射光脉冲时间宽度为皮秒量级时，为了保证仪器有足够大的时间测量范围，需要增大入射于晶体11上的两光束之间的夹角，这时，将反射镜12向左移动，反射镜13向右移动，共同偏离晶体的对称轴线，当移动到所需的位置以后，水平转动两个反射镜，使经反射镜12，13反射的两束光在晶体11上相交于一点。在上述调整过程中，需相应调整反射镜7的位置，以保持入射于晶体11上的两束光的光程相等。由此，将反射镜12，13及反射镜7谐调使用，在无需更换或调整其它元件的情况下，即可改变入射于二次谐波晶体上的两光束之间的夹角，从而大幅度改变测量仪器的时间测量范围，在一台仪器上完成一般需要多台仪器才能完成的工作。
上面所述的谐波晶体11是LBO晶体，或者是BBO，或者是KDP晶体。探测元件8是一维CCD。
本实用新型最大的优点是结构简单，使用方便，通用性强，可连续的改变所能测量的时间范围，能适应多种应用要求，替代两台同种类型的仪器，并能够确保精确地测量，时间测量范围可以从飞秒延伸至皮秒。
图1为本实用新型单脉冲自相关测量仪的结构示意图图2为已有技术单脉冲自相关测量结构示意图图3为本实用新型所采用的新的部分光路示意图图4为本实用新型实施例中测得的强激光脉冲的时间宽度分布曲线图实施例
应用如图1所示的测量仪结构。入射光束Gr的波长λ0＝800nm，小孔光阑2用以对入射光束Gr进行准直；其中反射镜1，4，5，7，12，13，14为镀有银膜的反射镜，谐波晶体11取LBO晶体，厚度为0.1mm；透反膜板3为镀有对基频光束半反半透膜层的石英平板，透反膜板3厚度为0.5mm；直角反射镜6的反射面镀有银膜，柱面透镜9的焦距f＝50mm；探测元件8采用一维CCD，所测量的激光脉冲来自一套飞秒台式钛宝石激光放大装置，该装置输出峰值功率2TW，脉冲宽度短于50飞秒的超短强激光脉冲，脉冲重复率为10HZ。图4为测量结果，其中横坐标是时间分布，I是探测元件8接收到的二次谐波信号的强度，图中显示的激光脉冲的时间宽度为39飞秒。
权利要求1.一种单脉冲自相关测量仪，包括在外壳的底板(15)上，沿着入射光束Gr前进的方向，依次固定有小孔光阑(2)，反射镜(1)，透反膜板(3)，入射光束Gr经透反膜板(3)后被分成两束光，一束为透过透反膜板(3)的透射光束Gt，沿着透射光束Gt前进的方向上，在底板(15)上依次固定有直角反射镜(6)，反射镜(5)至谐波晶体(11)；沿着另一束被透反膜板(3)反射的反射光束Gf前进的方向上，在底板(15)上固定有反射镜(7)至谐波晶体(11)；沿着谐波晶体(11)产生的二次谐波光束Ge的传播方向上，在底板(15)上固定有狭缝(10)，柱面透镜(9)和探测元件(8)，其特征在于在透射光束Gt的光路上，反射镜(5)与谐波晶体(11)之间，透射光束Gt先经过置于可移动平台上的反射镜(12)和固定的反射镜(14)后，再射入谐波晶体(11)；在反射光束Gf的光路上，透反膜板(3)与置于可移动平台上的反射镜(7)之间有反射镜(4)，在透反膜板(3)与谐波晶体(11)之间，反射光束Gf先经过置于可移动平台上的反射镜(13)后，再经过固定的反射镜(14)，射至谐波晶体(11)。
专利摘要一种单脉冲自相关测量仪,主要适用于强激光脉冲宽度参数的测量。它的结构特征在于入射光束G
文档编号G01J11/00GK2293817SQ9724275
公开日1998年10月7日 申请日期1997年11月28日 优先权日1997年11月28日
发明者王益民, 杨晓东, 徐至展 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所