【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超短脉冲测量装置，具体涉及一种紧凑型反射式超短脉冲单次测量装置和方法。
技术介绍
1、脉冲的波形和相位信息是影响激光与物质相互作用的关键参数，对超短激光脉冲的精确测量具有重要意义。随着激光技术的发展，激光脉冲越来越短，这对测量方法的准确性和结构紧凑性、稳定性也有更高的要求。
2、频率分辨光学开关法(frog)是目前最实用且最成熟的测量超短脉冲的方法，然而其在对少周期或单周期等具有较宽光谱宽度的脉冲进行单发次测量时，薄倍频晶体加成像光谱仪的装置构型受限于相位匹配带宽，结构复杂，晶体厚度需要达到微米甚至亚微米量级，加工难度极大、成本高。2001年rick trebino提出的基于菲涅尔双棱镜、柱透镜和厚倍频晶体的grenouille测量装置已经应用于全球多个超快光学实验室中超短脉冲的测量，但装置中透镜、棱镜等透射光学元件引入的材料色散会对脉冲测量结果带来误差，比如1mm厚度熔融石英片，即可将中心波长800nm的8fs脉冲展宽至15fs。所以，现有的带有透射元件的单次测量装置无法准确地对少周期或单周期的超短脉冲进行直接测量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决基于frog的超短脉冲单次测量中透射元件的材料色散对测量误差的影响，实现对超短脉冲波形和相位的准确测量，同时基于少量元器件的紧凑结构，提供一种紧凑型反射式超短脉冲单次测量装置和方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供的技术解决方案如下：
3、一种紧凑型反射式超短脉冲单次测量装
4、包括菲涅尔双反射镜、大口径抛物柱面镜、倍频晶体、成像元件和计算机；
5、所述菲涅尔双反射镜设置于入射光路上，且入射面由呈钝角的两个面构成，用于将入射光束水平反射并在垂直方向从中间分割为两束光束，分别作为待测光和参考光；
6、所述大口径抛物柱面镜具有相互对称且焦距相等的入射面和出射面；
7、所述倍频晶体置于所述菲涅尔双反射镜分割的两束光束重叠位置，且该位置与所述大口径抛物柱面镜入射面的后焦线位置重合；
8、所述两束光束经所述大口径抛物柱面镜的入射面反射且水平聚焦后，在垂直方向交叉入射至所述倍频晶体中，经倍频晶体非共线倍频后产生倍频信号光束，倍频信号光束组成的迹线图经所述大口径抛物柱面镜的出射面反射准直后成像在成像元件上；
9、所述成像元件和计算机组成信号采集与处理系统，由计算机对成像元件采集的迹线图进行处理。
10、所述菲涅尔双反射镜的钝角大小可调，根据菲涅尔双反射镜与大口径抛物柱面镜的光路距离调整，提供不同的脉冲测量时间分辨率和时间范围。
11、所述倍频晶体为二阶非线性晶体，为bbo、lbo或kdp，晶体厚度为1-5mm，厚度由待测脉冲光束光谱带宽决定，带宽越大厚度越小，反之厚度越大。
12、所述成像元件为面阵探测器，且位于所述大口径抛物柱面镜出射面的后焦平面上。
13、同时，本专利技术还提供一种紧凑型反射式超短脉冲单次测量方法，采用上述的紧凑型反射式超短脉冲单次测量装置，其特征在于，包括以下步骤：
14、s1.菲涅尔双反射镜在水平方向对入射光反射，在垂直方向将入射光从中间分割成上下两束光束，一束作为待测光，一束作为参考光，所述两束光束经大口径抛物柱面镜入射面水平聚焦在倍频晶体，垂直方向交叉重叠，在不同位置对两束光束引入不同时间延时；
15、s2.倍频晶体对所述两光束进行非共线倍频，并在水平方向上按波长分开，形成待测光束的迹线图，经所述大口径抛物柱面镜的后表面成像在成像元件上；
16、s3.由计算机对采集的迹线图利用算法进行迭代处理，得出待测光束的时间和光谱波形及相位信息。
17、所述计算机可采用的处理算法包括广义投影算法、时域ptychography算法、深度学习算法。
18、与现有技术相比，本专利技术具有以下效果：
19、1.本专利技术基于菲涅尔双反射镜、大口径抛物柱面镜的全反射式结构，能够完全消除透射光学元件对脉冲测量结果的影响，尤其是对少周期或单周期脉冲的测量；
20、2.本专利技术结构紧凑，易于准直，稳定性好，菲涅尔双反射镜兼具对脉冲光束反射和分束的作用，且对脉冲光束的聚焦和成像集成于一块大口径抛物柱面镜上，对称式的简单结构使测量稳定性更好。
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1.一种紧凑型反射式超短脉冲单次测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的紧凑型反射式超短脉冲单次测量装置，其特征在于：所述菲涅尔双反射镜(1)的钝角大小可调，根据菲涅尔双反射镜(1)与大口径抛物柱面镜(2)的光路距离调整，提供不同的脉冲测量时间分辨率和时间范围。
3.根据权利要求1所述的紧凑型反射式超短脉冲单次测量装置，其特征在于：所述倍频晶体(3)为二阶非线性晶体，为BBO、LBO或KDP。
4.根据权利要求1所述的紧凑型反射式超短脉冲单次测量装置，其特征在于：所述成像元件(4)为面阵探测器，且位于所述大口径抛物柱面镜(2)出射面的后焦平面上。
5.一种紧凑型反射式超短脉冲单次测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的紧凑型反射式超短脉冲单次测量方法，其特征在于：所述计算机(5)处理算法包括广义投影算法、时域ptychography算法、深度学习算法。
【技术特征摘要】
1.一种紧凑型反射式超短脉冲单次测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的紧凑型反射式超短脉冲单次测量装置，其特征在于：所述菲涅尔双反射镜(1)的钝角大小可调，根据菲涅尔双反射镜(1)与大口径抛物柱面镜(2)的光路距离调整，提供不同的脉冲测量时间分辨率和时间范围。
3.根据权利要求1所述的紧凑型反射式超短脉冲单次测量装置，其特征在于：所述倍频晶体(3)为二阶非线性晶体，为bbo、lbo或kd...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱坪，丁福财，易友建，张雪洁，张栋俊，朱健强，
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：
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