一种飞秒激光脉宽测量装置的制作方法

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种飞秒激光脉宽测量装置。

背景技术：

随着飞秒锁模脉冲激光技术的迅猛发展，对于其性能测量设备也提出了更高要求。飞秒脉冲的时间维度测量，即脉冲宽度，是最基本的性能指标参数之一。通常飞秒超短脉宽测量采用相关测量方法，将光脉冲的瞬时传播转换为脉冲之间相对扫描，从而降低探测捕获难度。

目前，商用的飞秒脉冲自相关仪的测量原理为：仪器内部设置等臂长迈克尔逊干涉仪。其中测量臂的反射镜安装在电控位移台上，使经过干涉仪两臂的飞秒脉冲产生一定的时间延迟。当两臂脉冲再次叠加并共同经过倍频晶体时，产生倍频光信号，此信号属于低频、探测器可获得信号，并且其时域宽度与原始脉冲宽度具有严格数学关系，因此，可推导出原始脉冲宽度。不过，商用自相关仪的售价一般在十万元人民币以上，价格昂贵在于其中的倍频晶体与光电倍增管，以及产权费用。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种飞秒激光脉宽测量装置，在保证脉宽测量准确性的前提下，利用常规基础设备经过简易组装即可实现，节约了成本，降低了组装测量装置的难度。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种飞秒激光脉宽测量装置，所述测量装置包括：第一反射镜、第二反射镜、第一光阑、等臂长迈克尔逊干涉仪、第二光阑、基频光波段透镜与倍频光波段探测器；

待测激光经所述第一反射镜和第二反射镜的反射后进入所述等臂长迈克尔逊干涉仪；两臂光路重合后依次经过所述第二光阑和基频光波段透镜，最后进入倍频光波段探测器。

优选地，所述等臂长迈克尔逊干涉仪包括：分束器、第三反射镜和扫描反射镜。

更优选地，所述分束器为楔形分束器。

优选地，所述扫描反射镜安装固定在电控位移台上。

进一步的，所述倍频光波段探测器连接有示波器或数据采集卡。

进一步具体的，所述倍频光波段探测器9的带隙大于1个基频光子能量且小于2个基频光子能量。

本发明的有益效果

本发明提供的飞秒激光脉宽测量装置中不包含商用飞秒脉冲自相关仪中的倍频晶体，而是利用探测器的双光子吸收效应，此效应对应的数学原理解析与倍频晶体的非线性效应相似；不同的是，两者之间仅有信号强度上的差别，所产生信号的时间维度宽度不变。显然，本发明装置在装配灵活性及复杂度方面优于商用自相关仪，并且在成本方面亦具有优势。

附图说明

图1为本发明的飞秒激光脉宽测量装置示意图；

图2为利用本发明装置的实际测量结果；

附图标记说明：1-第一反射镜、2-第二反射镜、3-第一光阑、4-楔形分束器、5-第三反射镜、6-扫描反射镜、7-第二光阑、8-基频光波段透镜、9-倍频光波段探测器。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据以上发明的内容做出一些非本质的改进和调整。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本发明提供的飞秒激光脉宽测量装置包括：第一反射镜1、第二反射镜2、第一光阑3、等臂长迈克尔逊干涉仪、第二光阑7、基频光波段透镜8与倍频光波段探测器9；待测激光经所述第一反射镜1和第二反射镜2的反射后进入所述等臂长迈克尔逊干涉仪；两臂光路重合后依次经过所述第二光阑7和基频光波段透镜8，最后进入倍频光波段探测器9。测量待测激光脉宽时，激光光束经过反射镜1与反射镜2的俯仰、偏摆调整入射至等臂长迈克尔逊干涉仪。

本优选实施例中，所述等臂长迈克尔逊干涉仪包括：分束器、第三反射镜5和扫描反射镜6。为避免平行平板形的分束器产生多光束反射，干扰自相关探测，装置中采用楔形分束器4，可使上述干扰光束以不同角度反射。第二光阑7将干扰光束滤除，使楔形分束器4前表面分束激光通过至倍频光波段探测器9。同时，为了提高倍频光波段探测器9的非线性响应，倍频光波段探测器9前加入短焦距基频光波段透镜8。

本优选实施例中，所述扫描反射镜6安装固定在电控位移台上，用于产生测量臂与参考臂激光脉冲的相对时延。

如图1所示，进一步的，所述倍频光波段探测器9连接有示波器或数据采集卡。

在组装调试测量装置时，首先，在系统外部调节辅助激光与待测激光，使两者完全在空间中重合。其目的是，利用人眼可见的激光(例如，输出红色激光的hene激光器)辅助调节测量装置内各部件设置位置。第一反射镜1及第二反射镜2构成的转折光路用于多次测量之前的光束指向调节，使经过装置内等臂长迈克尔逊干涉仪的两分光光束在被倍频光波段探测器9接收前共路重合。第一光阑3与第二光阑7起到测量装置内部的光束定位作用。操作中，调节第一反射镜1与第二反射镜2，使光束先后从第一光阑3与第二光阑7的中心通过。此时，楔形分束器4与倍频光波段探测器9之间的光路部分自然实现光束共路重合。

楔形分束器4，第三反射镜5与扫描反射镜6构成等臂长迈克尔逊干涉仪，实现脉冲自相关扫描。装置组建中，由楔形分束器4前表面将光束分为反射光束与透射光束。其中，反射光束经固定第三反射镜5再次反射至楔形分束器4，透射光束经扫描反射镜6再次反射至楔形分束器4，两光束在楔形分束器4前表面再次重合。扫描反射镜6的初始位置可大致设置于等光程位置附近，方便后续自相关信号获取。

通过设置短焦距基频光波段透镜8，使重合光束在倍频光波段探测器9上聚焦。倍频光波段探测器9的带隙需满足大于1个基频光子能量且小于2个基频光子能量，从而利用探测器的双光子吸收特性获得脉冲自相关信号。自相关信号被示波器或数据采集卡离散化后，通过倍频信号数学公式拟合，可得到脉冲时域宽度。

图2为利用本发明飞秒激光脉宽测量装置实际测量中心波长为1.93μm的飞秒脉冲结果。所用探测器波段为400nm-1100nm，处于飞秒脉冲倍频波段。其中，实线为测量获得自相关信号，虚线为数学公式拟合。图中实测主瓣两侧的旁瓣信号是由于飞秒脉冲并非理想单脉冲，飞秒激光主脉冲有临近小脉冲。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种飞秒激光脉宽测量装置，包括：第一反射镜、第二反射镜、第一光阑、等臂长迈克尔逊干涉仪、第二光阑、基频光波段透镜与倍频光波段探测器；待测激光经所述第一反射镜和第二反射镜的反射后进入所述等臂长迈克尔逊干涉仪；两臂光路重合后依次经过所述第二光阑和基频光波段透镜，最后进入倍频光波段探测器。本发明的测量装置，在保证脉宽测量准确性的前提下，利用常规基础设备经过简易组装即可实现，节约了成本，降低了组装测量装置的难度。

技术研发人员：杨宏雷;张升康;赵环;杨文哲
受保护的技术使用者：北京无线电计量测试研究所
技术研发日：2017.12.01
技术公布日：2018.05.08