频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试装置及方法。其中，测试装置包括一飞秒光纤激光器、一光纤法兰、若干种不同类型和不同长度的光纤跳线以及一光谱分析仪；飞秒光纤激光器的尾纤与光纤法兰连接；若干种不同类型和不同长度的光纤跳线逐一接入到光纤法兰与光谱分析仪之间。本发明专利技术装置及方法通过谱宽进行性能评价，相当于验证了整套FROG测试系统的测试准确性，克服了行迹图判定法只能验证脉冲迭代算法的准确性。另外，本发明专利技术中标准飞秒脉冲的谱宽标称值可通过光谱分析仪进行定标，光谱分析仪可有效溯源至光波长和功率标准，保证了谱宽标称值的准确性和可靠性，克服了脉宽比对法中自相关测试系统无法对脉宽进行精确标定的问题。

【技术实现步骤摘要】
频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试装置及方法
本专利技术涉及一种频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试装置及方法。
技术介绍
飞秒激光因其超短脉冲宽度和超高能量密度，一经问世就得到了广泛关注，目前已作为一种实用工具在国民生产和国防工业的众多领域中发挥了重要作用。随着业界对飞秒激光的量化控制要求不断提高，飞秒激光脉冲特性参数的准确测量也变得越来越重要。频率分辨光学开关法(frequency-resolvedopticalgating，FROG)测试系统是一种有效的飞秒激光脉冲诊断测试工具，相比于传统的自相关测试系统，FROG测试系统的测试功能更加强大，对飞秒激光器的研制和使用能够提供更全面的指导作用。FROG测试系统的基本测试原理如下：首先测量基于光谱分辨的自相关函数，得到超短脉冲的瞬时频率分布作为时间函数的二维谱图即FROG行迹图，然后利用脉冲迭代算法从FROG行迹图中重建还原出脉冲的电场分布，得到时、频域的强度及相位信息，包括脉宽、谱宽、啁啾特性等。随着FROG测试系统在飞秒
的普及使用，如何对FROG测试系统的测试性能进行有效评价已成为业界的关注重点。目前，FROG测试系统的性能评价方法主要有脉宽比对法和行迹图判定法。其中：脉宽比对法主要为比对自相关测试系统与FROG测试系统的飞秒脉冲脉宽测试结果，二者越接近表示测试结果越准确；行迹图判定法为比对实际测试的FROG行迹图和由重建脉冲场计算得到的FROG行迹图的一致程度，一致程度越高则认为测试结果越准确。脉宽比对法存在的问题是，由于自相关测试系统只有准确掌握飞秒脉冲的电场分布，才能对脉宽进行准确标定，但实际上飞秒脉冲的复杂电场分布是无法通过在自相关测试系统直接获取，因此自相关测试系统的脉宽测试结果存在未知误差，造成比对结果缺乏可信性。行迹图判定法实质上是一种过程量评定，只是局部验证了脉冲迭代算法的准确性，无法判断FROG行迹图的准确性，而FROG行迹图由FROG测试系统中多个功能模块配合产生，有可能存在多种因素造成的测试误差，并可能使最终的FROG测试结果存在偏差。因此，采用行迹图判定法作为FROG测试系统的整体性能评价方法存在一定的技术局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试装置，以便对频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统测试结果中谱宽的测试准确性直接进行验证。本专利技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试装置，包括一飞秒光纤激光器、一光纤法兰、若干种不同类型和不同长度的光纤跳线以及一光谱分析仪；其中：飞秒光纤激光器的尾纤与光纤法兰连接；若干种不同类型和不同长度的光纤跳线逐一接入到光纤法兰与光谱分析仪之间。此外，本专利技术还提出了一种频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试方法，该测试方法基于上述频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试装置，具体方案如下：一种频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试方法，包括如下步骤：s1.选择光纤跳线中的一根接入到光纤法兰与光谱分析仪之间，连接好测试装置；s2.飞秒光纤激光器的尾纤输出飞秒脉冲，该飞秒脉冲通过光纤跳线进入光谱分析仪，通过光谱分析仪测试得到当前光纤跳线下飞秒脉冲的谱宽标称值；s3.将光纤跳线与光谱分析仪连接的一端断开，然后将该断开的一端连接频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统进行测试，记录谱宽的测试值；s4.通过绝对法或相对法对谱宽标称值和测试值之间的差值进行计算、记录；s5.选取剩余不同的光纤跳线逐一接入到光纤法兰与光谱分析仪之间，重复上述步骤s2-s4；当所有的光纤跳线均已经接入到光纤法兰与光谱分析仪之后，转到步骤s6；s6.对上述步骤s4和s5中得到的全部差值进行分析，若各个差值之间的上下浮动范围越小，则表明一致性越高，说明频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的性能优良、稳定。本专利技术具有如下优点：本专利技术通过谱宽进行性能评价相当于验证了整套FROG测试系统的测试准确性，克服了行迹图判定法只能验证脉冲迭代算法的准确性。本专利技术中标准飞秒脉冲的谱宽标称值可通过光谱分析仪进行定标，光谱分析仪可有效溯源至光波长和功率标准，保证了谱宽标称值的准确性和可靠性，克服了脉宽比对法中自相关测试系统无法对脉宽进行精确标定的问题。附图说明图1为本专利技术中频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试装置的结构框图；图2为本专利技术中频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试方法的流程框图；其中，1-飞秒光纤激光器，2-光纤法兰，3-光纤跳线，4-光谱分析仪。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：如图1所示，一种频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试装置，包括一飞秒光纤激光器1、一光纤法兰2、若干种不同类型和不同长度的光纤跳线3以及一光谱分析仪4。其中，飞秒光纤激光器1的尾纤与光纤法兰2连接。若干种不同类型和不同长度的光纤跳线逐一接入到光纤法兰2与光谱分析仪4之间。本实施例中测试装置的大致工作过程为：飞秒光纤激光器1的尾纤输出飞秒激光，飞秒激光经过光纤跳线3产生啁啾并进行脉宽展宽。本实施例通过替换不同长度的光纤跳线，可产生一系列不同脉宽和啁啾特性的超短脉冲，然后通过光谱分析仪4对这一系列超短脉冲的谱宽值进行标定。其中，飞秒光纤激光器1选择自带尾纤型。该尾纤输出的飞秒脉冲具有如下特点：1.脉宽接近傅里叶变化极限，脉宽应在100fs以下；2.应具有稳定的脉宽、功率、重复频率和偏振特性；3.在光谱峰值位置附近应具有尽量规则的形状，如近高斯型或双曲正割型。在每次测试时，均需要将其中一光纤跳线3接入到光纤法兰2与光谱分析仪4之间。光纤跳线3的种类例如可以为单模型、保偏型等。光谱分析仪4工作波长范围能够完全覆盖飞秒光纤激光器输出飞秒脉冲的光谱区间。光谱分析仪4具有良好的波长、功率和分辨力带宽测试特性，并有效溯源至光波长和功率标准，以保证谱宽测试的准确性和可靠性。本实施例通过上述测试装置能够产生一系列标准飞秒脉冲引入FROG测试系统进行测试，对FROG测试结果中谱宽的测试准确性直接进行验证。其中，谱宽指飞秒脉冲光谱的半峰全宽，是FROG测试结果中的一项重要参数，只有在FROG测试系统全部功能模块均正常高效的工作时，才能保证谱宽值的准确测试。本实施例通过谱宽进行性能评价，相当于验证了整套FROG测试系统的测试准确性，克服了行迹图判定法只能验证脉冲迭代算法的准确性。由于本测试装置可更换不同的光纤跳线3，因此能够利用一台飞秒光纤激光器1实现不同脉宽和啁啾特性下的脉宽测试准确性验证，使性能评价体系更加全面。此外，本实施例还给出了一种频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试方法，该测试方法基于上述频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试装置。如图2所示，一种频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试方法，包括如下步骤：s1.选择光纤跳线3中的一根接入到光纤法兰2与光谱分析仪4之间，连接好测试装置。s2.飞秒光纤激光器1的尾纤输出飞秒脉冲，该飞秒脉冲通过光纤跳线进入光谱分析仪4，通过光谱分析仪测试得到当前光纤跳线下飞秒脉冲的谱宽标称值αi。s3.将光纤跳线与光谱分析仪连接的一端断开，然后将该断开的一端连接频率分辨光学开关法超短脉冲测试系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试装置，其特征在于，包括一飞秒光纤激光器、一光纤法兰、若干种不同类型和不同长度的光纤跳线以及一光谱分析仪；其中，飞秒光纤激光器的尾纤与光纤法兰连接；若干种不同类型和不同长度的光纤跳线逐一接入到光纤法兰与光谱分析仪之间。

【技术特征摘要】
1.一种频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试装置，其特征在于，包括一飞秒光纤激光器、一光纤法兰、若干种不同类型和不同长度的光纤跳线以及一光谱分析仪；其中，飞秒光纤激光器的尾纤与光纤法兰连接；若干种不同类型和不同长度的光纤跳线逐一接入到光纤法兰与光谱分析仪之间。2.一种频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试方法，采用如权利要求1所述的频率分辨光学开关法超短脉冲测试系统的测试装置；其特征在于，所述方法包括如下步骤：s1.选择光纤跳线中的一根接入到光纤法兰与光谱分析仪之间，连接好测试装置；s2.飞秒光纤激光器的尾纤输出飞秒脉冲，该飞秒脉冲通过光纤跳线进入光谱分析仪，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国超，吴斌，杨延昭，刘红元，王洪超，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37