单发次超短激光脉冲宽度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种单发次超短激光脉冲宽度测量装置，其中，单发次超短激光脉冲宽度测量装置包括分束镜、CCD、第一光路、第二光路、克尔效应模块和成像模块。采用本实用新型专利技术提供的单发次超短激光脉冲宽度测量装置及测量方法，通过基于波前倾斜的光克尔效应不仅能够实现对超短激光脉冲脉宽的测量，并且，只要改变从第一光路和第二光路上出射的泵浦光和探测光之间的夹角，就能够对测量分辨率和时间窗口进行调节，因而适用范围广，不仅能够测量超短脉冲激光的宽度，而且从可见光波段到近红外都能够测量；具有时间分辨率高、可调谐、适用范围广等优点。

【技术实现步骤摘要】
单发次超短激光脉冲宽度测量装置
本技术属于超短脉冲测量
，具体涉及一种单发次超短激光脉冲宽度测量装置。
技术介绍
目前，测量激光脉冲宽度的方法多种多样。但是，现有光电器件的响应时间最快在ps量级，因此，这些光电器件不能直接用于测量飞秒激光的脉冲宽度。当前只能利用飞秒激光自身进行飞秒激光脉冲宽度的测量，常用的方法主要有三种：自相关法、频率分辨光学快门(FROG)和自参考光谱位相相干电场重建法(SPIDER)。其中，相关法能够用于脉冲宽度的测量，但是相关信号并不能给出脉冲的波形，需要提前假设脉冲波形，故相关法能够给出脉冲的啁啾情况，但是不能提供脉冲的位相信息。而频率分辨光学快门和自参考光谱位相相干电场重建法既能给出脉冲光谱的位相信息，又能测量脉冲时域波形，但是这两种方法相对相关法来说复杂得多，实施难度大。并且，上述三种方法都只能测量重复的超短激光脉冲，无法对单个超短激光脉冲的宽度进行测量。而在激光惯性约束聚变研究中，激光器每次运行只输出单个超短激光脉冲。单个超短激光脉冲的脉宽直接决定着激光的强度，因此，实验中需要对输出的超短激光脉冲的宽度进行测量。研究表明由热效应引起的光学非线性响应时间在纳秒量级，分子的重新取向和重新分布的光学非线性响应时间在皮秒量级，而源于电子云畸变的非线性效应特征响应时间更短，可以达到10fs量级甚至更短。另一方面，具有波前倾斜的光进入自相关仪进行测量时，两个脉冲光之间的延时依赖于光束截面的空间位置。因此，利用基于电子云畸变的克尔非线性效应和采用波前倾斜的方式，有望实现测量单个超短激光脉冲的宽度。为此，我们设计了一种单发次超短激光脉冲宽度测量装置及测量方法。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本技术提供一种单发次超短激光脉冲宽度测量装置，能够实现单发次超短激光脉冲宽度的测量。为实现上述目的，本技术技术方案如下：一种单发次超短激光脉冲宽度测量装置，其要点在于：包括分束镜、CCD、第一光路、第二光路、克尔效应模块和成像模块；待测量的一束超短激光脉冲由所述分束镜透射形成一束泵浦光、反射形成一束探测光，所述泵浦光和探测光各自经第一光路和第二光路先后进入克尔效应模块，从克尔效应模块出射的部分探测光经成像模块成像到CCD上，其中，从第一光路出射的所述泵浦光与从第二光路出射的探测光的传播方向之间的夹角大于0°且小于90°。采用以上结构，分束镜将一束超短激光脉冲分为一束泵浦光和一束探测光，探测光经第一光路延迟后晚于泵浦光进入克尔效应模块，发生克尔效应，使部分探测光通过克尔效应模块，经成像模块成像到CCD上，形成了基于克尔效应的单发次超短激光脉冲测量装置，记录背景图像和信号图像，以处理得到单发次超短激光脉冲的宽度。作为优选：所述克尔效应模块包括克尔介质、第一偏振片、第二偏振片和第三偏振片，其中，所述第一偏振片和第二偏振片的偏振方向夹角大于0°且小于90°，所述第二偏振片和第三偏振片的偏振方向垂直；所述第一偏振片和第二偏振片均位于克尔介质的前方，且三者之间的连线为三角形，所述第三偏振片位于克尔介质的后方，并与第二偏振片和克尔介质同轴设置；从第一光路出射的所述泵浦光经第一偏振片射向克尔介质，从第二光路出射的所述探测光依次经第二偏振片、克尔介质和第三偏振片后射向成像模块。采用以上结构，没有泵浦光时，探测光会被消光，而无法到达CCD；有泵浦光时，由于克尔介质的各项异性，当探测光经过克尔介质时，其偏振特性会发生变化，从而会有信号通过第三偏振片。作为优选：所述第一偏振片和克尔介质之间设置有狭缝。采用以上结构，狭缝用于确定泵浦光的尺寸。作为优选：所述克尔介质和第三偏振片之间设置有光阑。采用以上结构，光阑用于阻挡泵浦光和额外的探测光。作为优选：所述第一光路由至少一个反射镜组成，所述第二光路均由至少两个反射镜以及设置在其中两个相邻反射镜之间的延迟组件，所述泵浦光在第一光路中的传递时间小于探测光在第二光路中的传递时间。采用以上结构，第一光路和第二光路的结构简单可靠，易于调节，并具体实现了使探测光到达克尔介质的时间晚于泵浦光到达克尔介质的时间。作为优选：所述延迟组件包括平移台以及至少两个设置在该平移台上的反射镜，其中，相邻反射镜的镜面相互垂直。采用以上结构，操作简单，有效提高了实验效率，且成本相对低廉。作为优选：在所述第二光路的出射端设置有准直扩束组件，该准直扩束组件由至少一个准直镜片和至少一个扩束镜片组成。采用以上结构，用于对探测光进行扩束和准直。作为优选：所述成像模块包括显微物镜和至少一个成像透镜，所述显微物镜位于CCD和最后一个成像透镜之间；从克尔效应模块出射的所述探测光依次经过各个成像透镜后，再由显微物镜成像到CCD上。采用以上结构，通过采用显微物镜的设计，使CCD上记录的图像能够清晰反应出更细微的特征。一种单发次超短激光脉冲宽度测量方法，其要点在于，按照以下步骤进行：S1：调整第二光路，使第二光路的光路长于第一光路出射的光路；S2：向单发次超短激光脉冲宽度测量装置发射一束超短激光脉冲，通过CCD记录单发次超短激光脉冲的图像，该图像作为背景图像；S3：调整第二光路，使第二光路的光路等于第一光路出射的光路；S4：向单发次超短激光脉冲宽度测量装置发射一束超短激光脉冲，通过CCD记录单发次超短激光脉冲的图像，该图像作为信号图像；S5：对背景图像和信号图像进行数据处理，得到单发次超短激光脉冲的宽度。采用以上方法，能够实现测量超短脉冲激光的宽度，并且，只要改变从第一光路和第二光路上出射的泵浦光和探测光之间的夹角，就能够对测量分辨率和时间窗口进行调节，因而适用范围广，不仅能够测量超短脉冲激光的宽度，而且从可见光波段到近红外都能够测量。进一步地，步骤S5中数据处理的方法按照以下步骤进行：S51：在背景图像和信号图像中与x轴的对应方向上截取光强分布；S52：将截取的信号光强减去背景光强并作归一化处理获得相关函数；S53：对相关函数进行拟合，得到单发次超短激光脉冲的宽度。采用以上方法，能够将背景图像和信号图像进行处理得到单发次超短激光脉冲的宽度。与现有技术相比，本技术的有益效果是：采用本技术提供的单发次超短激光脉冲宽度测量装置及测量方法，通过基于波前倾斜的光克尔效应不仅能够实现对超短激光脉冲脉宽的测量，并且，只要改变从第一光路和第二光路上出射的泵浦光和探测光之间的夹角，就能够对测量分辨率和时间窗口进行调节，因而适用范围广，不仅能够测量超短脉冲激光的宽度，而且从可见光波段到近红外都能够测量；具有时间分辨率高、可调谐、适用范围广等优点。附图说明图1为单发次超短激光脉冲宽度测量装置的光路示意图；图2为克尔效应模块的局部放大图。具体实施方式以下结合实施例和附图对本技术作进一步说明。如图1和图2所示，一种单发次超短激光脉冲宽度测量装置，其特征在于：包括分束镜1、CCD21、第一光路A、第二光路B、克尔效应模块C和成像模块D；待测量的一束超短激光脉冲由所述分束镜1透射形成一束泵浦光、反射形成一束探测光，所述泵浦光和探测光各自经第一光路A和第二光路B先后进入克尔效应模块C，从克尔效应模块C出射的部分探测光经成像模块D成像到CCD21上，其中，从第一光路A出射的所述泵浦光与从第二光路B出射的探测光的传播方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单发次超短激光脉冲宽度测量装置，其特征在于：包括分束镜(1)、CCD(21)、第一光路(A)、第二光路(B)、克尔效应模块(C)和成像模块(D)；待测量的一束超短激光脉冲由所述分束镜(1)透射形成一束泵浦光、反射形成一束探测光，所述泵浦光和探测光各自经第一光路(A)和第二光路(B)先后进入克尔效应模块(C)，从克尔效应模块(C)出射的部分探测光经成像模块(D)成像到CCD(21)上，其中，从第一光路(A)出射的所述泵浦光与从第二光路(B)出射的探测光的传播方向之间的夹角大于0°且小于90°。

【技术特征摘要】
1.一种单发次超短激光脉冲宽度测量装置，其特征在于：包括分束镜(1)、CCD(21)、第一光路(A)、第二光路(B)、克尔效应模块(C)和成像模块(D)；待测量的一束超短激光脉冲由所述分束镜(1)透射形成一束泵浦光、反射形成一束探测光，所述泵浦光和探测光各自经第一光路(A)和第二光路(B)先后进入克尔效应模块(C)，从克尔效应模块(C)出射的部分探测光经成像模块(D)成像到CCD(21)上，其中，从第一光路(A)出射的所述泵浦光与从第二光路(B)出射的探测光的传播方向之间的夹角大于0°且小于90°。2.根据权利要求1所述的单发次超短激光脉冲宽度测量装置，其特征在于：所述克尔效应模块(C)包括克尔介质(15)、第一偏振片(5)、第二偏振片(14)和第三偏振片(17)，其中，所述第一偏振片(5)和第二偏振片(14)的偏振方向夹角大于0°且小于90°，所述第二偏振片(14)和第三偏振片(17)的偏振方向垂直；所述第一偏振片(5)和第二偏振片(14)均位于克尔介质(15)的前方，且三者之间的连线为三角形，所述第三偏振片(17)位于克尔介质(15)的后方，并与第二偏振片(14)和克尔介质(15)同轴设置；从第一光路(A)出射的所述泵浦光经第一偏振片(5)射向克尔介质(15)，从第二光路(B)出射的所述探测光依次经第二偏振片(14)、克尔介质(15)和第三偏振片(17)后射向成像...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘祥明，彭晓世，理玉龙，徐涛，查为懿，魏惠月，梅雨，刘永刚，关赞洋，杨冬，王峰，刘慎业，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川,51