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关于自相关仪 飞秒脉冲测量仪的原理
发布人:新特光电 时间:2020-01-09 关注:

自相关仪主要被用来测量锁模激光器的超短脉冲宽度。利用光电探测的方法一般不能测量锁模激光器的脉冲宽度,光电探测器和示波器的最快响应时间约200fs,然而激光脉冲可以做到几个飞秒。自相关仪一般利用到的光学非线性效应有:二次谐波产生(SHG)、双光子吸收(TPA)、以及更高阶的非线性效应。Femto Easy自相关仪,将激光的时间量变成空间量,即将时间的测量变成对长度的测量。将脉冲激光用50/50的分光片分成两束,利用镜片组在一束光里引入延迟,然后将两束光合并,让一束激光对另外一束光进行扫描,使得合并后的激光通过非线性晶体产生非线性效应,或者直接采用双光子吸收测量,再由示波器进行接收,这样就可以得到激光脉冲的脉宽信息。

脉冲宽度是脉冲激光器的重要性能指标,利用扫描自相仪可以测量ps和fs的脉冲宽度。随着激光器的问世脉冲激光器由于峰值功率高而获得广泛的应用,目前在化学反应动力学、非线性光学、光域分析、激光加工、激光测距等科技领域都采用脉冲激光器作为光源。脉冲激光器的脉冲宽度已从毫秒和纳秒提高到皮秒和飞秒。

关于脉冲激光器脉冲宽度的定义,对于单纵模输出,其脉冲宽度定义为脉冲高度50%的全脉冲宽度(FWHM);对于多模输出,其脉冲宽度为最佳拟合包络脉冲的FWHM。对于一般脉冲激光器,通常可以利用一台带宽大于350MHz的示波器,和快速光电二极管(升降时间小于1ns)进行测量。对于ps和fs脉冲激光器,则只能使用条纹相机,或扫描自相关仪进行测量。扫描自相关仪是近十多年来发展的专门用于测量脉冲宽度的新型仪器,具有高分辨率、高灵敏度和使用方便等优点。目前已出现多种型号的自相关仪可用于探测超短光学脉冲的瞬时宽度,提供最佳的灵敏度和分辨率,适于测量锁模染料或蓝宝石激光器的fs脉冲和脉冲半导体激光器或Nd-YAG/YLF激光器的ps脉冲。

吉利彩票计划 利用测量激光的脉冲宽度,整套系统应包括光学系统和用于控制与显示的计算机系统。自相关仪的光学系统类似于迈克尔逊干涉仪的结构,可以有两种形式共线的和非共线的。

吉利彩票计划 显然,调节棱镜的位置可以使两束光分别有不同的光程,连续改变棱镜的位置可以形成一个脉冲序列对另一脉冲序列的扫描,形成相关函数的波形。选择倍频晶体的方向使输入光E(t)和E(t-τ)一两束光的波矢量都稍偏离相位匹配方向,因而在单独入射时不产生二次谐波,当两束光同时入射时因合成矢量满足相位匹配条件则产生二次信频其信号与两束光强的乘积有关,由于倍频光信号仅与两束光强度的乘积项有关:

因此所产生的二次谐波,由光电倍增管接收并予记录。图所示则是目前应用比较广泛的非共线相关测法,其中两光束通过透镜聚焦于晶体上,其二次谐波通过滤光片和调节光阑为光电倍增管接收并予以记录。非共线性相关测量法能消除背景光,可以达到较高的测量精度。

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