专利名称：一种飞秒激光脉冲啁啾特性的检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光脉冲检测装置，特别是检测飞秒激光脉冲的啁啾特性的装置。
背景技术：
飞秒激光脉冲在介质的传播过程中，不可避免地引起飞秒脉冲的前、后沿光波电场相位的瞬态变化一产生啁啾。啁啾不仅有大小，而且有正、负特性。正确了解、认识、利用啁啾的特性，是研究超短脉冲激光技术以及研制超短脉冲激光器的重要技术要素。
然而，啁啾特性的检测方法目前尚处于研究和探索中，也没有直观的观察啁啾现象的检测设备或仪器。因此，在超短脉冲激光技术的研究中，都只是通过监视最终效果的综合评估方法，间接地“检测”啁啾特性。由此得到的结果只能是定性的、模糊的，达不到定量准确的效果。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种飞秒激光脉冲啁啾特性的检测装置，该装置应能有效地检测飞秒脉冲的啁啾特性，具有测试精度高、测试结果形象直观、装置结构简单及易于推广使用的特点。
本实用新型采用了以下技术方案由两个直线腔相交成十字形结构的密闭的光射线管水平安装在机座上，该光射线管的其中一个直线腔的两端分别是射线入口和使一全反射动镜移动的位移机构，所述的位移机构包括固定在机座上的步进电机、安装于机座导轨上的调节板和带动该调节板移动的丝杠机构，全反射动镜装于该调节板上，该光射线管的另外一个直线腔的两端分别是全反射镜和射线出口，两个直线腔的相交处装有与直线腔轴线成45度角的半反半透射镜，射线出口外边依次装有ADP倍频晶体、滤光片和光电接受器，该装置上还装有A/D变换器和电脑，光射线管内还装有位移传感器。
所述的光射线管是内腔涂黑的金属管。
所述的机座是钢轨。
本实用新型能够完整精确地测得飞秒激光脉冲所含啁啾的大小和正负，可以达到定量分析的效果，而且通过图象表达的测试结果形象直观、易于为人理解；所设计的装置结构简单，制造相对容易，易于在测量单位推广使用。
图1是本实用新型的俯视结构示意图。
图2是由图1的A-A向剖视并逆时针转90度后的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的设计思路是基于对啁啾的如下研究认识检测啁啾，就是检测光波电场中的相位受到调制而引起的相位的变化情况。而包含光波频率与相位信息的“频率分辨自相关干涉二次谐波包络”的波形，其面积大小与形状与啁啾密切相关。如果能够完整再现“频率分辨自相关干涉二次谐波包络”的完整波形，再通过计算机的辅助，就可以直接得到飞秒激光脉冲的啁啾特性数据。
本实用新型根据上述认识确定了该检测装置的结构如图所示由两个直线腔相交成十字形结构的密闭的光射线管12水平安装在机座13上。该机座以及固定机座的平台应具有避震功能，以保证该装置的测试精密度，具体实施采用常规的防震、避震措施即可。图中所示的是一较为简单的机座钢轨(钢轨可以是一段，也可以焊接成十字形)定位在平台上；钢轨上固定的托架13-1，将光射线管托抬并定位在水平位置。机座及托架13-1具有调节机构(常规机构)，以保证光射线管的水平位置。该光射线管的其中一个直线腔的两端分别是射线入口12-1和全反射动镜4，该镜装在位移机构的调节板上并正向对准射线入口。调节板上设有调节全反射动镜三维角度的调节机构(也是常规机构)，可保证测试时全反射动镜4的镜面与射线入口进入的被测光脉冲垂直。所述的位移机构包括安装于机座导轨上的调节板、带动该调节板滑移的丝杠机构6以及固定安装在机座上并驱动丝杠机构运动的步进电机5，整个机构具有较高的精密度要求。为使全反射动镜在调节板滑动位移时保持正确的反射角度，所述的导轨需保持与光射线管轴线的平行(严格讲是与被测光脉冲传播方向平行)。该光射线管的另外一个直线腔的两端分别是全反射镜1和射线出口12-2。两个直线腔的相交处装有半反半透射镜2，该镜与直线腔轴线构成45度的角度。射线出口的外边依次装有ADP倍频晶体7、滤光片8和光电接受器9。该装置上还装有A/D变换器(模/数变换器)10和电脑11。光信号通过A/D变换器后转换成电信号送入电脑处理，而后可将测量结果打印或显示屏显示出来。此外，光射线管内还装有监测全反射动镜位移的位移传感器3，所测信号送电脑处理；步进电机转动所需的电脉冲的产生由电脑实施精确控制。电脑所用软件可按需要另行编制。图中的双点划线代表各部件间的信号通道。
为保证两束光的相对延迟远小于被测激光脉冲的周期，所述的由步进电机驱动、丝杠机构带动的调节板的每一步的“步长”位移需充分地微小，最好达到被测激光脉冲波长的十分之一。例如，步进电机步距角为1.5度/步；丝杠机构的设计是步进电机转一圈(360度)，调节板带动全反射动镜前进(或后退)0.01毫米。因此在一个电脉冲驱动下，电机转进一步，滑板带动全反射动镜前进(或后退)0.042微米，在空气中相当于约合0.28飞秒的光学延迟量。
为保证反射光波波面的平整，所述的全反射镜、半反射镜的镜面平整度最好能达到被测激光脉冲波长的五十分之一以上，从而达到满足光学混频探测所需条件。
为减少干扰、保证测试的精确，所述的光射线管采用金属管，并且内腔涂黑；另外除射线入口、出口外，其余全部密闭，不允许腔内空气流通。所述的用作机座的钢轨，也可用其它型钢替代。
本实用新型中的所有配件、部件及设备均可外购获得。
本实用新型的检测过程如下被检测的飞秒脉冲激光从射线入口12-1进入(箭头表示光脉冲的传播路径)，经过半反半透射镜2时分为二路一路穿透该镜，到达全反射动镜4上并被反射，回到半反半透射镜后被该镜反射从射线出口12-2射出；另一路被半反半透射镜2反射至全反射镜1，而后被该镜反射回来并穿透半反半透射镜后也从射线出口12-2射出。二路激光脉冲合成后通过ADP倍频晶体，产生频率分辨自相关干涉二次谐波光后通过滤光片和光电接受器，并经A/D变换器处理后，由电脑描绘出频率分辨自相关干涉二次谐波包络图图形的一点；而后电脑指挥步进电机转动一步，丝杠带动滑板及滑板上的全反射镜移动细微距离后，所射出的激光脉冲又由电脑描绘图形的一点；如此往复连续，电脑就将频率分辨自相关干涉二次谐波光束包络的整个图形描绘出来。此后，将其与相对应的无啁啾理想波形包络函数的图形作比较，就得到被测飞秒激光脉冲所含啁啾的大小信息。又用已知色散元件置入光路进行同样的测量，由计算机比较并读出被测飞秒激光脉冲所含啁啾的正负信息。
权利要求1.一种飞秒激光脉冲啁啾特性的检测装置，其特征在于由两个直线腔相交成十字形结构的密闭的光射线管(12)水平安装在机座(13)上，该光射线管的其中一个直线腔的两端分别是射线入口(12-1)和使一全反射动镜(4)移动的位移机构，所述的位移机构包括固定在机座上的步进电机(5)、定位于机座导轨上的调节板和带动该调节板移动的丝杠机构(6)，全反射动镜装于该调节板上，该光射线管的另外一个直线腔的两端分别是全反射镜(1)和射线出口(12-2)，两个直线腔的相交处装有与直线腔轴线约成45度角的半反半透射镜(2)，射线出口外边依次装有ADP倍频晶体(7)、滤光片(8)和光电接受器(9)，该装置上还装有A/D变换器(10)和电脑(11)，光射线管内还装有位移传感器(3)。
2.根据权利要求1所述的一种飞秒激光脉冲啁啾特性的检测装置，其特征在于所述的光射线管(12)是内腔涂黑的金属管。
3.根据权利要求1或2所述的一种飞秒激光脉冲啁啾特性的检测装置，其特征在于所述的机座是钢轨。
专利摘要本实用新型涉及一种检测飞秒激光脉冲的啁啾特性的装置。本实用新型所要解决的技术问题是提供一种飞秒激光脉冲啁啾特性的检测装置，该装置应能有效地检测飞秒脉冲的啁啾特性，具有测试精度高、测试结果形象直观、装置结构简单及易于推广使用的特点。该装置的结构是十字形结构的密闭的光射线管水平安装在机座上，该光射线管的其中一个直线腔的两端分别是射线入口和使一全反射动镜移动的位移机构，该光射线管的另外一个直线腔的两端分别是全反射镜和射线出口，两个直线腔的相交处装有半反半透射镜，射线出口外边依次装有ADP倍频晶体、滤光片、光电接受器、A/D变换器和电脑，光射线管内还装有位移传感器。该光射线管是内腔涂黑的金属管。
文档编号G01J11/00GK2747561SQ20042011019
公开日2005年12月21日 申请日期2004年11月19日 优先权日2004年11月19日
发明者刘天夫 申请人:刘天夫