集成化的频率分辨光学开关法超短脉冲测试仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种集成化的频率分辨光学开关法超短脉冲测试仪。它包括依次设置的小孔光阑、可调节衰减片、柱面镜、双棱镜、反射镜一、反射镜二、标准具、倍频晶体、光学狭缝装置、滤光片和CCD相机；其中，小孔光阑、可调节衰减片、柱面镜、双棱镜和反射镜一同光轴；反射镜二、标准具、倍频晶体、光学狭缝装置、滤光片和CCD相机同光轴；反射镜一与反射镜二这两块反射镜的反射镜面互成90度角；所有部件均设置在一个封装盒内，封装盒内设笼式支架，所有部件均安装在笼式支架上。本实用新型专利技术的集成化的频率分辨光学开关法超短脉冲测试仪，测试速度快，测量精度高，测量结果更准确，稳定性好。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光学
，涉及一种超短脉冲测量仪器，特别涉及一种集成化的频率分辨光学开关法超短脉冲测试仪。
技术介绍
超短脉冲测量方法背景：激光脉冲现阶段已经达到飞秒甚至阿秒等级。这是人类所创造的最短的事物，想要测量任何事物都需要更短的标准，因此，使用脉冲信号自测就成为了最好的办法。目前较为先进的测量超短脉冲的方法是频率分辨光学开关方法(FROG)。FROG的基本方法是：将待测超短脉冲通过分束镜分为两束。其中一束作为探测光，另外一束则是开关光。同时在作为开关光的光束引入时间的延迟量。然后再让两束光在非线性介质中相互作用，实现频率的转换，同时因为时间上的延迟量会直接体现在最后的自相关信号的强度上。所以由此产生的信号光再经过光谱仪进行测试，得到不同时间延迟下对应的光谱和强度信号，再利用这些信息通过算法就可以获得待测脉冲的脉宽和相位等信息。现有的光学频率分辨开关法(FROG)超短脉冲测试仪由延迟模块、倍频晶体和光谱仪组成；其中，1个分束镜、5个反射镜、1个步进电机组成时间延迟模块。其工作原理是：将待测光束打到分束镜上分成强度相同的两束光，另外一束光通过步进电机和反射镜对引入时间延迟；之后将两束光通过反射镜以特有的角度聚焦在倍频晶体中心面上产生倍频信号光；之后通过光谱仪接收倍频信号，再利用软件算法反推出待测光的实际脉宽、相位等信息。现有的光学频率分辨开关法(FROG)超短脉冲测试仪的主要技术缺陷是：1、设备的抗震能力差。由于搭建系统时架设了很多反射镜，引入了很多的可变自由量，在使用时，由于光学步进电机移动，实验上的人为操作、震动，极容易造成光路受到外力影响而出现变动，使得测量的信号失准。2、因为时间延迟量是通过步进电机移动引入的，所以测量待测脉冲的时间宽度时需要扫描较长的时间，对于单发脉冲或者重复频率很低的激光器，无法进行测量或者测量结果失准。3、光谱成分的测量是通过光谱仪完成的，数据计算时间较长。4、整体设备尺寸大，在实验或实际应用中所占空间大，可能引起不便。
技术实现思路
本技术的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种测试速度快，测量精度高，测量结果更准确，稳定性好的集成化的频率分辨光学开关法超短脉冲测试仪。本技术的目的是通过如下技术方案实现的：一种集成化的频率分辨光学开关法超短脉冲测试仪，主要包括以下几个部件：柱面镜、双棱镜、标准具、倍频晶体、CCD相机；具体包括依次设置的小孔光阑、可调节衰减片、柱面镜、双棱镜、反射镜组(包括反射镜一、反射镜二)、标准具、倍频晶体、光学狭缝装置、滤光片和CCD相机；其中，小孔光阑、可调节衰减片、柱面镜、双棱镜和反射镜一同光轴，位于光轴一上；反射镜二、标准具、倍频晶体、光学狭缝装置、滤光片和CCD相机同光轴，位于光轴二上。进一步地，反射镜一与反射镜二这两块反射镜的反射镜面互成90度角，光轴一与光轴二平行。进一步地，反射镜一和反射镜二分别固定在同一块板的两端。进一步地，所述双棱镜为菲涅尔双棱镜。进一步地，所述倍频晶体为BBO(硼酸钡)倍频晶体；所述倍频晶体的厚度由待测脉冲的中心波长和谱宽决定。进一步地，所述标准具为FP标准具，所述FP标准具的厚度由待测脉冲的时间宽度范围决定。更进一步地，所述FP标准具由两块平面玻璃板组成，两板的内表面镀以高反射率的银膜或铝膜，两板的内表面即镀膜面之间为空气层；两块平面玻璃板为楔形，楔角为1'-10'。更进一步地，所有部件均设置在一个封装盒内，封装盒采用铝合金材质，内设笼式支架，所有部件均安装在笼式支架上。所有部件在封装盒内部采用笼式的模块化安装,一体化封装，密封性好，防尘抗震，无毒环保。将CCD相机与带控制软件的计算机连接上，则可通过计算机及控制软件进行操作控制。本技术的有益效果：本技术的集成化的频率分辨光学开关法超短脉冲测试仪，使用柱面镜+双棱镜+反射镜组(两个反射镜)+标准具代替原有的延迟模块(1个分束镜、5个反射镜、1个步进电机)进行分光和时间延迟，即：使用柱面镜+双棱镜代替原有的分束镜进行分光，使用双棱镜+反射镜+标准具代替原有的步进电机+反射镜实现引入开关光时间延迟，并且，使用标准具进行待测脉冲的时间延迟量拉伸，使待测脉冲的可测时间范围大幅度延长；使用特殊定制的可分光的倍频晶体+CCD相机代替原有的倍频晶体+光谱仪进行分光和实时测量；并且，将上述所有部件集成为一个整体，采用一体化封装；从而彻底解决了原测试仪抗干扰能力差、无法进行单发或低重频脉冲测量以及计算速率慢等缺陷，提高了设备的效率，增加了单发测量的功能。同时，一体化的封装形式使用使设备更加小巧。本技术的主要技术特点如下：1、使用菲涅尔双棱镜和柱面镜来实现待测光束的共线性分光，避免了因为延迟光路过多的光学元件引入的自由量，提高了稳定性，同时使设备结构更加紧凑。2、使用特制的倍频晶体和CCD相机来完成光谱成分的分光和探测，大幅度提高了设备的测试速度，实现了单发及低重频模式的测量功能。3、使用FP标准具进行待测脉冲的时间延迟量拉伸(即扩大时间延迟量)，使开关光时间延迟的幅度增加，由此可使待测脉冲的可测时间范围大幅度延长。同时FP标准具的色散作用，也可以改进设备的分光能力，提高光谱的分辨精度即设备的频谱测量能力。以往的超短脉冲测试仪由于开关光的时间延迟幅度小，脉冲频率(即待测光的实际脉宽、相位等信息)无法通过仪器实测出来，只能通过光谱仪接收倍频信号，再利用软件算法反推出待测光的实际脉宽、相位等信息，这样通过算法算出来的结果并不一定准确。而本技术通过FP标准具进行待测脉冲的时间延迟量拉伸后，则可以通过仪器实测出来，这样就提高了仪器的测量精度，使测量结果更加准确。4、封装盒内部采用笼式的模块化安装,安装后可保证很好的密封性能，具有防尘，防潮，抗震的特点。附图说明图1是本技术一种集成化的频率分辨光学开关法超短脉冲测试仪的结构示意图；图2是不同波长光与从BBO晶体出射角度关系图；图3是BBO晶体上空间位置和时间延迟的关系图；图4是不同波长光与从FP标准具出射角度的关系图。图中：1、小孔光阑2、可调节衰减片3、柱面镜4、双棱镜5、反射镜一6、反射镜二7、标准具8、倍频晶体9、光学狭缝装置10、滤光片11、CCD相机12、入射光具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步的说明。实施例1如图1所示，本技术一种集成化的频率分辨光学开关法超短脉冲测试仪，它包括以下几个主要部件：柱面镜、双棱镜、标准具、倍频晶体、CCD相机；具体包括依次设置的小孔光阑1、可调节衰减片2、柱面镜3、双棱镜4、反射镜组(包括反射镜一5、反射镜二6)、标准具7、倍频晶体8、光学狭缝装置9、滤光片10、CCD相机11；其中，小孔光阑1、可调节衰减片2、柱面镜3、双棱镜4和反射镜一5同光轴，位于光轴一上；反射镜二6、标准具7、倍频晶体8、光学狭缝装置9、滤光片10和CCD相机11同光轴，位于光轴二上；反射镜一和反射镜二分别固定在同一块板的两端，且两块反射镜的反射镜面互成90度角，光轴一与光轴二平行。所述倍频晶体为可旋转角度的BBO(硼酸钡)倍频晶体；BBO倍频晶体的厚度由待测脉冲的中心波长和谱宽决定。BBO倍频晶体起到光谱分光的作用，同时，BBO倍频晶体产生二次谐波(SH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成化的频率分辨光学开关法超短脉冲测试仪，其特征在于，它包括依次设置的小孔光阑、可调节衰减片、柱面镜、双棱镜、反射镜一、反射镜二、标准具、倍频晶体、光学狭缝装置、滤光片和CCD相机；其中，小孔光阑、可调节衰减片、柱面镜、双棱镜和反射镜一同光轴，位于光轴一上；反射镜二、标准具、倍频晶体、光学狭缝装置、滤光片和CCD相机同光轴，位于光轴二上。

【技术特征摘要】
1.一种集成化的频率分辨光学开关法超短脉冲测试仪，其特征在于，它包括依次设置的小孔光阑、可调节衰减片、柱面镜、双棱镜、反射镜一、反射镜二、标准具、倍频晶体、光学狭缝装置、滤光片和CCD相机；其中，小孔光阑、可调节衰减片、柱面镜、双棱镜和反射镜一同光轴，位于光轴一上；反射镜二、标准具、倍频晶体、光学狭缝装置、滤光片和CCD相机同光轴，位于光轴二上。2.如权利要求1所述的集成化的频率分辨光学开关法超短脉冲测试仪，其特征在于，反射镜一与反射镜二这两块反射镜的反射镜面互成90度角，光轴一与光轴二平行。3.如权利要求1或2所述的集成化的频率分辨光学开关法超短脉冲测试仪，其特征在于，反射镜一和反射镜二分别固定在同一块板的两端。4.如权利要求1或2所述的集成化的频率分辨光学开关法超短脉冲测试仪，其特征在于，所述双棱镜为菲涅尔双棱镜。5.如权利要求1或2所述的集成化的频率分辨光学开关法超短脉冲测试仪，其特征在于，所述倍频晶体为BBO硼酸钡倍频晶体；所述倍频晶体的厚度由待测脉冲的中心波长和...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟长松，顾志清，刘锦岳，
申请(专利权)人：上海菜牛光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31