專利名稱:一種自動測量激光脈寬自相關儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自動測量激光脈寬自相關儀，包括光闌、分束鏡、反射鏡、倍頻晶體、線陣CCD和處理器，待測激光脈沖通過光闌得到標準脈沖，再由分束鏡分為兩束相同脈沖；兩束脈沖分別經(jīng)過兩組反射鏡反射到倍頻晶體進行自相干，通過線陣CCD檢測自相干脈沖并將檢測到的強度數(shù)據(jù)傳給處理器，通過處理器計算得到激光脈沖寬度。本實用新型直接從線陣CCD輸出信號中讀取強度和延時數(shù)據(jù)，進而計算得到激光脈沖寬度，提高了測量精度，操作簡單，裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊。
【專利說明】一種自動測量激光脈寬自相關儀

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及飛秒激光【技術領域】，具體涉及一種自動測量激光脈寬自相關儀。

【背景技術】
[0002]在過去幾十年時間里，超短激光脈沖的產(chǎn)生與應用得到巨大的發(fā)展。在物理學、生物學和化學領域中，利用飛秒短激光脈沖觀測各種動力學過程以及超快速現(xiàn)象，已經(jīng)成為一種嶄新而有效的研宄手段，相應的，超短脈沖特性的測量也顯得特別重要。目前經(jīng)常采用自相關法，自相關儀結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)節(jié)簡單，具有較高的分辨率和靈敏度，是超短脈沖寬度測量普遍采用的儀器。
[0003]自相關儀的測量原理是讓兩個相同脈沖產(chǎn)生時間差，使得這兩個脈沖在倍頻晶體中相互作用產(chǎn)生倍頻，再采用線陣CXD采集信號，并將采集到的信號傳送給示波器，通過示波器讀取相關參數(shù)進而計算得到脈沖寬度。采用示波器讀取數(shù)據(jù)必然就存在誤差問題，為了提高精度，計算多次均值，但是其沒有從根本上消除示波器所帶來的測量誤差。
實用新型內(nèi)容
[0004]針對現(xiàn)有技術的以上缺陷和改進需求，本實用新型的目的在于提供一種可自動測量的激光脈寬自相關儀，其取消了示波器，直接讀取強度數(shù)組數(shù)據(jù)計算得到脈沖寬度，避免了示波器帶來的測量誤差，提高了精度。
[0005]—種自動測量激光脈寬自相關儀，包括:光闌、分束鏡、第一、二、三、四、五、六反射鏡，倍頻晶體、線陣CCD、處理器、精密移動平臺；
[0006]光闌，用于將待測激光脈沖調(diào)整為標準脈沖；分束鏡，置于光闌前方，用于將標準脈沖分為兩束相同脈沖；第一、二反射鏡形成直角反射鏡，用于將入射其表面的第一束脈沖原方向返回到第三反射鏡；第三反射鏡，用于將入射的第一束脈沖反射至第六反射鏡；第四反射鏡，用于將第二束脈沖反射至第五反射鏡；第五反射鏡，用于將入射的第二束脈沖反射至第六射鏡；第六反射鏡，用于將入射的兩束反射鏡反射至倍頻晶體；倍頻晶體，用于使得兩束相同脈沖產(chǎn)生倍頻；線陣CCD，用于采集倍頻晶體輸出的脈沖信號強度；精密移動平臺，用于放置第一、二反射鏡，通過位置移動調(diào)整到第一個自相干點和第二個自相干點；處理器，用于依據(jù)線陣CCD采集的脈沖信號強度計算脈沖寬度。
[0007]總體而言，通過本實用新型所構(gòu)思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，由于本實用新型直接從線陣CCD輸出信號中讀取強度和延時數(shù)據(jù)，并選取了最佳自相干點，計算得到激光脈沖寬度，其避免了使用示波器帶來的誤差，提高了測量精度，操作簡單，裝置結(jié)構(gòu)簡單并緊湊。

【附圖說明】

[0008]圖1是本實用新型自相關儀結(jié)構(gòu)圖；
[0009]圖2是本實用新型測試到的選取第一點位置波形圖；
[0010]圖3是本實用新型測試到的選取第二點位置波形圖。

【具體實施方式】
[0011]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0012]光闌1、分束鏡2、反射鏡3-8、倍頻晶體9、線陣CXDlO和處理器11，首先待測激光脈沖通過光闌得到標準脈沖，再由分束鏡分為兩束相同脈沖。兩束脈沖分別經(jīng)過反射鏡和反射鏡6、7、8兩條光路反射到BBO倍頻晶體上，后在BBO晶體的垂直軸線后通過線陣CXD檢測自相干脈沖，再將檢測到的強度數(shù)據(jù)傳給處理器，通過處理器計算得到激光脈沖寬度。
[0013]在上述的自動測量激光脈寬自相關儀裝置，所述裝置的光束均在同一平面上，且所述裝置均固定于同一面包板上。
[0014]在本實用新型所述的自動測量激光脈寬的自相關儀裝置，反射鏡3、4固定于同一精密移動平臺上，可橫向移動。通過精密移動平臺調(diào)整到第一個自相干點和第二個自相干點。
[0015]在上述的自動測量激光脈寬的自相關儀裝置，BBO倍頻晶體9固定在旋轉(zhuǎn)位移平臺上，使兩束激光可以以完全匯聚到晶體上，同時在倍頻晶體后添加濾波片，得到所需倍頻光。
[0016]線陣CXD檢測自相關強度參數(shù)后傳給所述的處理器，其工作過程為:
[0017]I)通過不斷移動精密移動平臺調(diào)整第一、二反射鏡(3、4)位置，直到確定某一區(qū)間，該區(qū)間對應的波形半寬度格值最小記為X;所述波形半寬度格值的計算方式為:處理器從線陣CCD采集到的脈沖信號強度中解析出波峰所在像元數(shù)值和波峰強度值，計算1/2波峰強度值所在兩像元位置之差的絕對值即為波形半寬度格值；
[0018]2)將區(qū)間的兩個端值分別作為第一自相干點和第二自相干點；
[0019]3)選定第一個自相干點，處理器從在第一個自相干點得到的脈沖信號強度中解析波峰所在像元數(shù)值al，記錄此時移動位移平臺示數(shù)sl，單位；
[0020]3)調(diào)節(jié)通過反射鏡3、4、5、8光路光程，使兩條光路產(chǎn)生時間延遲至第二個自相干點，處理器從在第二個自相干點得到的脈沖信號強度中解析波峰所在像元數(shù)值a2，并記錄精密移動平臺位置s2 ;單位；
[0021]4)根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動計算出所測激光脈寬W = |2*(s2_sl)*3333/(a2-al) *Χ*β，單位:飛秒。
[0022]以下舉一個具體實例:
[0023]測量一束近紅外高斯飛秒激光脈沖，所使用線陣CXD芯片型號為東芝T⑶1304AP，像素大小為8 μπιΧ200 μπι。所使用芯片為FTD2XX，采用Labview編寫并發(fā)布為可安裝程序。則可以確定此時波形系數(shù)為β = 0.707，半寬度格值為X = 24。圖2給出了選定第一點的波形圖，可讀得此時激光波峰所在像元為al = 2407，輸入此時的位移平臺示數(shù)Si =2.650。調(diào)節(jié)移動位移平臺，使兩束光路產(chǎn)生光路延遲，圖3給出了選定第二點。讀得此時激光波峰像元為a2 = 2192，此時位移平臺示數(shù)為s2 = 2.743。
[0024]根據(jù)脈寬計算公式W = |2*(s2-sl)*3333/(a2_al) I β，則得到所測激光脈寬為 48.9fso
[0025]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種自動測量激光脈寬自相關儀，其特征在于，包括:光闌(I)、分束鏡(2)、第一、二、三、四、五、六反射鏡(3、4、5、6、7、8)，倍頻晶體(9)、線陣CXD(10)、處理器(11)、精密移動平臺； 光闌(I)，用于將待測激光脈沖調(diào)整為標準脈沖；分束鏡(2)，置于光闌(I)前方，用于將標準脈沖分為兩束相同脈沖；第一、二反射鏡(3、4)形成直角反射鏡，用于將入射其表面的第一束脈沖原方向返回到第三反射鏡(5);第三反射鏡(5)，用于將入射的第一束脈沖反射至第六反射鏡(8);第四反射鏡￠)，用于將第二束脈沖反射至第五反射鏡(7);第五反射鏡(7)，用于將入射的第二束脈沖反射至第六射鏡(8);第六反射鏡(8)，用于將入射的兩束反射鏡反射至倍頻晶體(9);倍頻晶體(9)，用于使得兩束相同脈沖產(chǎn)生倍頻；線陣CCD (10)，用于采集倍頻晶體(9)輸出的脈沖信號強度；精密移動平臺，用于放置第一、二反射鏡(3、4)，通過位置移動調(diào)整到第一個自相干點和第二個自相干點；處理器(11)，用于依據(jù)線陣CCD(1)采集的脈沖信號強度計算脈沖寬度。
【文檔編號】G01J11-00GK204269233SQ201420759255
【發(fā)明者】張慶斌, 陸培祥, 李超, 蘭鵬飛, 程通, 馮海文, 張生輝 [申請人]華中科技大學