A new method of laser pulse high dynamic range contrast measurement based on contrast reduction technology is proposed. By reducing the contrast of laser pulse, the requirement of data acquisition components in the process of contrast measurement is reduced. The dynamic range of contrast measurement is limited by the limited dynamic range of the acquisition components themselves, so that the high contrast measurement of laser pulse can be realized. Contrast enhancement and application of contrast laser pulses provide important parameter support.
【技术实现步骤摘要】
基于对比度降低技术的激光脉冲高动态范围对比度测量方法
本专利技术涉及激光脉冲的对比度测量,特别是一种基于对比度降低技术的激光高动态范围脉冲对比度测量方法。
技术介绍
超强超短激光脉冲在激光粒子加速、实验室天体物理,以及等离子体物理等重大前沿科学研究领域具有重要的应用。啁啾脉冲放大技术(以下简称为CPA)的出现大大的推动了超强超短激光系统的发展,峰值功率为拍瓦(PW,1015W)量级的激光系统先后在世界各地搭建完成,10PW以及100PW的超强超短激光系统也将陆续面世,这使得超过1021W/cm2量级聚焦强度的极端物理条件在实验室得以实现,为强场激光与物质的相互作用提供了全新的手段。然而,基于CPA技术的激光系统所产生的超强脉冲伴随有前沿小脉冲,前沿小脉冲的聚焦强度超过109W/cm2时,在光与物质相互作用过程中,这样高强度的前沿小脉冲可以在主脉冲到达物质前与物质相互作用产生预等离子体,从而破坏主脉冲与物质相互作用的条件,并影响所得到的结果。由此可知,激光脉冲时域对比度(即激光脉冲中主脉冲与其它成分的相对强度关系)是激光脉冲的一项重要参数,对其测量和了解,是强激光脉冲与物质相互作用的必要工作。同时,脉冲对比度的测量也为脉冲对比度的提升提供了重要的指导。基于超强超短激光脉冲的不同重复频率,目前已经提出了多种多发和单发对比度测量方法。典型的多发对比度测量方法是扫描式三阶互相关方法,测量的动态范围可以达到1012。单发对比度的测量主要有基于时间-空间编码和时域-频域转换的两种单发测量方法,此两种方法测量动态范围分别可以达到1010和108。如前所述,当前沿小脉冲聚 ...
【技术保护点】
1.一种基于对比度降低技术的激光脉冲高动态范围对比度的测量装置,特征在于其构成包括分束片(1)、平片(2)、对比度降低装置(3)、平面反射镜(4)、脉冲净化装置(5)和二维成像光谱仪(6),上述元部件的位置关系如下:入射光经过所述分束片(1)分成两束,其中的一束光经过所述的平片(2),并利用所述平片(2)的前后表面的反射来在时域内在所述入射光的主脉冲后沿引入一个参考小脉冲,对引入所述参考小脉冲后的所述入射光,利用对比度降低装置(3)来实现对比度的降低,获得对比度降低了的待测光;另一束光经所述的脉冲净化装置(5)形成参考光,所述的参考光和所述的对比度降低了的待测光中的任意一束光经所述平面反射镜(4)反射,另一束光从所述的平面反射镜(4)上方或者下方经过,并将该两束光耦合进二维成像光谱仪(6)中。
【技术特征摘要】
1.一种基于对比度降低技术的激光脉冲高动态范围对比度的测量装置,特征在于其构成包括分束片(1)、平片(2)、对比度降低装置(3)、平面反射镜(4)、脉冲净化装置(5)和二维成像光谱仪(6),上述元部件的位置关系如下:入射光经过所述分束片(1)分成两束,其中的一束光经过所述的平片(2),并利用所述平片(2)的前后表面的反射来在时域内在所述入射光的主脉冲后沿引入一个参考小脉冲,对引入所述参考小脉冲后的所述入射光,利用对比度降低装置(3)来实现对比度的降低,获得对比度降低了的待测光;另一束光经所述的脉冲净化装置(5)形成参考光,所述的参考光和所述的对比度降低了的待测光中的任意一束光经所述平面反射镜(4)反射,另一束光从所述的平面反射镜(4)上方或者下方经过,并将该两束光耦合进二维成像光谱仪(6)中。2.根据权利要求1所述的平片(2),利用所述平片(2)来对经所述分束片(1)分束后的一束光引入参考小脉冲的原理为:利用入射光主脉冲在所述平片(2)的前后表面反射,在确定的时间位置处引入归一化强度确定了的小脉冲,来作为参考小脉冲,令所述平片厚度为L,折射率为n,前后表面的反射率分别为r1和r2,真空中的光速为c,则所得到的参考小脉冲的时间位置在主脉冲后t=2nL/c处,所得到的参考小脉冲相对于主脉冲的归一化强度为I1=r1*r2。3.根据权利要求1所述的对比度降低装置(3),对引入所述参考小脉冲了的激光脉冲进行对比度降低,可以利用已有的反饱和吸收效应、倍频效应、光克尔透镜效应等方法来实现,其中通过反饱和吸收效应来降低对比度的原理为:在时域内,引入所述参考小脉冲后的所述入射光的主脉冲由于能量要较其他成分高几个数量级(如对于一般的钛宝石激光器,出射激光脉冲中的主脉冲强度要较小脉冲强度高出三个数量级以上),入射脉冲通过反饱和吸收介质时,主脉冲的功率密度触发反饱和吸收效应而被吸收,而其它成分由于功率密度不能触发反饱和吸收效应,不被衰减,从而实现了对比度的降低;经过倍频效应来降低对比度的原理为:在时域内,引入所述参考小脉冲后的所述入射光的主脉冲由于能量要...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘军,申雄,王鹏,朱晶鑫,
申请(专利权)人:中国科学院上海光学精密机械研究所,
类型:发明
国别省市:上海,31
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