一种双光路去噪声载波－包络相位测量装置，构成包括：沿待测激光束的前进方向上依次是第一透镜、白宝石片、第二透镜和第一分束片，第一分束片将激光分为透射光束和反射光束，所述的透射光束，经延时器延时后被第二分束片反射；所述的反射光束由第一反射镜反射后经第三透镜、ＢＢＯ晶体、第四透镜，被第二反射镜反射，透过所述的第二分束片，与该第二分束片的反射光束合并成一束射入光谱仪的狭缝中，该光谱仪与计算机连接，所述的白宝石片位于第一透镜的焦点，所述的ＢＢＯ晶体位于所述的第三透镜的焦点后，所述的第一分束片、第二分束片、第一反射镜和第二反射镜与射入的光束呈４５°。本发明专利技术具有干涉条纹清晰、测量方便、快捷、准确的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超短激光脉冲，是一种用于超短激光脉冲载波—包络相位(Carrier-Envelope Phase,简称为CEP)抖动的精确测量的双光路去噪声 载波一包络相位测量装置。
技术介绍
激光脉冲不断向更短更强的方向发展，脉冲宽度已经突破飞秒进入 阿秒时代。但是，当激光脉冲短到周期量级，电场载波和包络的相位就 不能看作是一致的了。要获得更有意义的单个阿秒脉冲，必须使种子激 光的CEP稳定在一定的范围内。目前，国际上大多采用单光路的CEP测量装置来对较大能量低重复 率激光脉冲进行测量(参见在先技术Masayuki Kakehata等， "Single-shot measurement of carrier-envelope phase changes by spectral interferometry",Optic Letters Vol,26,No.l8,1436-1438(2001))。它的方法是 超短脉冲射入光子晶体光纤(或白宝石)光谱展宽获得超连续白光。倍 频晶体对白光中的低频成分倍频，然后将倍频光与白光的高频成分进行 干涉，得到带有CEP信息的干涉条纹，用连接在电脑上的光谱仪记录一 段时间内的条纹信息，对条纹信息进行数据处理即可得到这段时间内 CEP的抖动情况。具体光路图参见图2，入射光经过凸透镜14聚焦打在白 宝石15上，出射的展宽光经过凸透镜16准直，依次射入偏硼酸钡 (P-BaB20，以下简称为BBO)晶体17和格兰棱镜18，经过倍频和偏振 选择完成干涉，最后打到光谱仪12的狭缝中，计算机13与光谱仪12相连， 对干涉条纹实时采集。它的光路设计简单紧凑，在不考虑环境影响时， 引入的误差较小。但是这种单光路测量技术的缺点在于1、由于基频成分和倍频成分是在同一束光中，仅靠转动格兰棱镜调 节它们的相对强度，可调节的范围小，调节难度大，相对倍频成分和展 宽的成分往往太少，得到的干涉条纹不够清晰。2、 这种测量方法对周围环境的稳定性要求很高，要求光学平台、镜 架非常稳定，入射光强的抖动也会引入测量误差，给测量带来困难。3、 当变换波长时，由于无法引入连续变化的光程差，这种单光路的 测量方法需要长时间的试验才能找到所需要的条纹。对于可调谐入射光源，如我们所用的可调谐光参量放大(Optical Parametric Amplification, 简称为OPA)系统，这种方法的实用性很差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的问题，提出 一种双光路去噪声载波一包络相位测量装置，该装置应具有干涉条纹清 晰、测量方便、快捷、准确的特点。本专利技术的技术解决方案如下一种双光路去噪声载波—包络相位测量装置，特征是其构成包括 沿待测激光束的前进方向上依次是第一透镜、白宝石片、第二透镜和第 一分束片，该第一分束片将激光分为透射光束和反射光束，所述的透射 光束，经延时器延时后被第二分束片反射；所述的反射光束由第一反射 镜反射后经第三透镜、BBO晶体、第四透镜，被第二反射镜反射，透 过所述的第二分束片，与该第二分束片的反射光束合并成一束，射入光 谱仪的狭缝中，该光谱仪与计算机连接，所述的白宝石片位于第一透镜 的焦点，所述的BBO晶体位于所述的第三透镜的焦点后1厘米，所述 的第一分束片、第二分束片、第一反射镜和第二反射镜与射入的光束呈 45° 。本专利技术的测量原理如下采用双光路测量方法，将展宽光分为两束，其中一束的低频成分倍 频后与另一束的高频成分干涉，通过转动倍频晶体可以方便地调节两路的相对光强从而得到比较清晰的干涉条纹。在连续变化波长的情况下， 通过调节延时器改变两路光的光程差，能够很快地找到的，节省了大量 时间。而且通过同时测量两路展宽光的干涉条纹来消除光程抖动引入的 误差，在实验上取得了很好的效果。 本专利技术的优点1、 本专利技术采用双光路，与单光路载波一包络相位测量装置相比，它 可以方便的调节相对光强，从而得到清晰的干涉条纹，便于数据处理。2、 本专利技术中两束光的光程差可以由延时器进行调节，方便对不同波 长的激光进行测量，更具有实用性和快捷性。3、 本专利技术可以部分消除由于光强抖动所引起的测量误差，更具有准 确性。总之，本专利技术方具有干涉条纹清晰、测量便、快捷、准确的特点。 附图说明图1为本专利技术双光路去噪声载波一包络相位测量装置结构示意图。图2为现有的单光路载波包络一相位测量装置示意图。图3是利用本专利技术装置对一可调谐OPA系统测得的一组试验数据。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本 专利技术的保护范围。'先请参阅图1，图1为本专利技术双光路去噪声载波一包络相位测量装 置结构示意图。由图可见，本专利技术双光路去噪声载波一包络相位测量装 置，其构成包括沿待测激光束的前进方向上依次是第一透镜1、白宝 石片2、第二透镜3和第一分束片4，该第一分束片4将激光分为透射光 束和反射光束，所述的透射光束，经延时器5延时后被第二分束片11 反射；所述的反射光束由第一反射镜6反射后经第三透镜7、 BBO晶体 8、第四透镜9，被第二反射镜10反射，透过所述的第二分束片11，与 该第二分束片11的反射光束合并成一束，射入光谱仪12的狭缝中，该光谱仪12与计算机13连接，所述的白宝石片2位于第一透镜1的焦 点，所述的BB0晶体8位于所述的第三透镜7的焦点后1厘米，所述的 第一分束片4、第二分束片11、第一反射镜6和第二反射镜10与射入 的光束呈45。。所述的延时器5是由相互垂直的两块全反镜放在移动滑轨上和调节 螺杆而构成。现以待测的1600nm超短脉冲激光为例说明本专利技术装置的工作原理。 待测的超短脉冲激光入射到第一透镜1上被聚焦，焦点处的白宝石 2将激光的频谱展宽。入射1600nm激光，展宽后的光谱范围可达800_ 2000nm，我们称之为白光，它是发散的，第二透镜3对产生的白光进行 准直，经第一分束片4分成透射和反射两束光。透射光束经过延时器5 反射到第二分束片11;所述的反射光束由第一反射镜6反射到第三透镜 7上，经聚焦后射到BBO晶体8上，该BBO晶体8对白光的低频成分 进行倍频，(例如，将1800nm的成分倍频到900nm)，然后经第四透镜 9准直，由第二反射镜10反射到第二分束片11上。第二分束片11对经 过倍频的光束透射，对另一束反射，这样两束光再次合为一束光射入光 谱仪12的狭缝中。由于光程差的存在，两束光会，生干涉。利用光谱仪 12，在900nm附近可以拍到两种干涉条纹 一种是两路展宽的白光在 950nm处的成分相互干涉，另一种是经延时器5 —路的白光中900nm成 分与经过倍频一路由1800nm处倍频而来的900nm的成分相互干涉。由 于以上两种干涉的光程差不同，两种干涉条纹的周期也不相同。 设入射激光的电场五=^.(，) ， (1)其中w为入射光(1600nm)的频率，^为载波一包络相位，^为 电场振幅，可以看作常数。经过白宝石展宽后，白光的电场变为(2)五=爿/，e)，^表示从800—2000nm的各种光的频率。若950nm处的频率为^， 1800nm处的频率为％ ，则900nm处的频 率为2，A。设从白宝石2经第一分束片4、延时器5到第二分束片11称 为光路l，它的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双光路去噪声载波－包络相位测量装置，特征是其构成包括：沿待测激光束的前进方向上依次是第一透镜（１）、白宝石片（２）、第二透镜（３）和第一分束片（４），该第一分束片（４）将激光分为透射光束和反射光束，所述的透射光束，经延时器（５）延时后被第二分束片（１１）反射；所述的反射光束由第一反射镜（６）反射后经第三透镜（７）、ＢＢＯ晶体（８）、第四透镜（９），被第二反射镜（１０）反射，透过所述的第二分束片（１１），与该第二分束片（１１）的反射光束合并成一束，射入光谱仪（１２）的狭缝中，该光谱仪（１２）与计算机（１３）连接，所述的白宝石片（２）位于第一透镜（１）的焦点，所述的ＢＢＯ晶体（８）位于所述的第三透镜（７）的焦点后１厘米，所述的第一分束片（４）、第二分束片（１１）、第一反射镜（６）和第二反射镜（１０）与射入的光束呈４５°。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋立伟，冷雨欣，张春梅，王建良，李小芳，李儒新，徐至展，
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：31[中国|上海]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。