一種自動測量雷射脈寬自相關儀的製作方法
2023-05-27 18:35:21
專利名稱:一種自動測量雷射脈寬自相關儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自動測量雷射脈寬自相關儀，包括光闌、分束鏡、反射鏡、倍頻晶體、線陣CCD和處理器，待測雷射脈衝通過光闌得到標準脈衝，再由分束鏡分為兩束相同脈衝；兩束脈衝分別經過兩組反射鏡反射到倍頻晶體進行自相干，通過線陣CCD檢測自相干脈衝並將檢測到的強度數據傳給處理器，通過處理器計算得到雷射脈衝寬度。本實用新型直接從線陣CCD輸出信號中讀取強度和延時數據，進而計算得到雷射脈衝寬度，提高了測量精度，操作簡單，裝置結構簡單緊湊。
【專利說明】一種自動測量雷射脈寬自相關儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及飛秒雷射【技術領域】，具體涉及一種自動測量雷射脈寬自相關儀。
【背景技術】
[0002]在過去幾十年時間裡，超短雷射脈衝的產生與應用得到巨大的發展。在物理學、生物學和化學領域中，利用飛秒短雷射脈衝觀測各種動力學過程以及超快速現象，已經成為一種嶄新而有效的研宄手段，相應的，超短脈衝特性的測量也顯得特別重要。目前經常採用自相關法，自相關儀結構緊湊、調節簡單，具有較高的解析度和靈敏度，是超短脈衝寬度測量普遍採用的儀器。
[0003]自相關儀的測量原理是讓兩個相同脈衝產生時間差，使得這兩個脈衝在倍頻晶體中相互作用產生倍頻，再採用線陣CXD採集信號，並將採集到的信號傳送給示波器，通過示波器讀取相關參數進而計算得到脈衝寬度。採用示波器讀取數據必然就存在誤差問題，為了提高精度，計算多次均值，但是其沒有從根本上消除示波器所帶來的測量誤差。
實用新型內容
[0004]針對現有技術的以上缺陷和改進需求，本實用新型的目的在於提供一種可自動測量的雷射脈寬自相關儀，其取消了示波器，直接讀取強度數組數據計算得到脈衝寬度，避免了示波器帶來的測量誤差，提高了精度。
[0005]—種自動測量雷射脈寬自相關儀，包括:光闌、分束鏡、第一、二、三、四、五、六反射鏡，倍頻晶體、線陣CCD、處理器、精密移動平臺；
[0006]光闌，用於將待測雷射脈衝調整為標準脈衝；分束鏡，置於光闌前方，用於將標準脈衝分為兩束相同脈衝；第一、二反射鏡形成直角反射鏡，用於將入射其表面的第一束脈衝原方向返回到第三反射鏡；第三反射鏡，用於將入射的第一束脈衝反射至第六反射鏡；第四反射鏡，用於將第二束脈衝反射至第五反射鏡；第五反射鏡，用於將入射的第二束脈衝反射至第六射鏡；第六反射鏡，用於將入射的兩束反射鏡反射至倍頻晶體；倍頻晶體，用於使得兩束相同脈衝產生倍頻；線陣CCD，用於採集倍頻晶體輸出的脈衝信號強度；精密移動平臺，用於放置第一、二反射鏡，通過位置移動調整到第一個自相干點和第二個自相干點；處理器，用於依據線陣CCD採集的脈衝信號強度計算脈衝寬度。
[0007]總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現有技術相比，由於本實用新型直接從線陣CCD輸出信號中讀取強度和延時數據，並選取了最佳自相干點，計算得到雷射脈衝寬度，其避免了使用示波器帶來的誤差，提高了測量精度，操作簡單，裝置結構簡單並緊湊。
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型自相關儀結構圖；
[0009]圖2是本實用新型測試到的選取第一點位置波形圖；
[0010]圖3是本實用新型測試到的選取第二點位置波形圖。
【具體實施方式】
[0011]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。
[0012]光闌1、分束鏡2、反射鏡3-8、倍頻晶體9、線陣CXDlO和處理器11，首先待測雷射脈衝通過光闌得到標準脈衝，再由分束鏡分為兩束相同脈衝。兩束脈衝分別經過反射鏡和反射鏡6、7、8兩條光路反射到BBO倍頻晶體上，後在BBO晶體的垂直軸線後通過線陣CXD檢測自相干脈衝，再將檢測到的強度數據傳給處理器，通過處理器計算得到雷射脈衝寬度。
[0013]在上述的自動測量雷射脈寬自相關儀裝置，所述裝置的光束均在同一平面上，且所述裝置均固定於同一麵包板上。
[0014]在本實用新型所述的自動測量雷射脈寬的自相關儀裝置，反射鏡3、4固定於同一精密移動平臺上，可橫向移動。通過精密移動平臺調整到第一個自相干點和第二個自相干點。
[0015]在上述的自動測量雷射脈寬的自相關儀裝置，BBO倍頻晶體9固定在旋轉位移平臺上，使兩束雷射可以以完全匯聚到晶體上，同時在倍頻晶體後添加濾波片，得到所需倍頻光。
[0016]線陣CXD檢測自相關強度參數後傳給所述的處理器，其工作過程為:
[0017]I)通過不斷移動精密移動平臺調整第一、二反射鏡(3、4)位置，直到確定某一區間，該區間對應的波形半寬度格值最小記為X;所述波形半寬度格值的計算方式為:處理器從線陣CCD採集到的脈衝信號強度中解析出波峰所在像元數值和波峰強度值，計算1/2波峰強度值所在兩像元位置之差的絕對值即為波形半寬度格值；
[0018]2)將區間的兩個端值分別作為第一自相干點和第二自相干點；
[0019]3)選定第一個自相干點，處理器從在第一個自相干點得到的脈衝信號強度中解析波峰所在像元數值al，記錄此時移動位移平臺示數sl，單位；
[0020]3)調節通過反射鏡3、4、5、8光路光程，使兩條光路產生時間延遲至第二個自相干點，處理器從在第二個自相干點得到的脈衝信號強度中解析波峰所在像元數值a2，並記錄精密移動平臺位置s2 ;單位；
[0021]4)根據輸入數據自動計算出所測雷射脈寬W = |2*(s2_sl)*3333/(a2-al) *Χ*β，單位:飛秒。
[0022]以下舉一個具體實例:
[0023]測量一束近紅外高斯飛秒雷射脈衝，所使用線陣CXD晶片型號為東芝T⑶1304AP，像素大小為8 μπιΧ200 μπι。所使用晶片為FTD2XX，採用Labview編寫並發布為可安裝程序。則可以確定此時波形係數為β = 0.707，半寬度格值為X = 24。圖2給出了選定第一點的波形圖，可讀得此時雷射波峰所在像元為al = 2407，輸入此時的位移平臺示數Si =2.650。調節移動位移平臺，使兩束光路產生光路延遲，圖3給出了選定第二點。讀得此時雷射波峰像元為a2 = 2192，此時位移平臺示數為s2 = 2.743。
[0024]根據脈寬計算公式W = |2*(s2-sl)*3333/(a2_al) I β，則得到所測雷射脈寬為 48.9fso
[0025]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種自動測量雷射脈寬自相關儀，其特徵在於，包括:光闌(I)、分束鏡(2)、第一、二、三、四、五、六反射鏡(3、4、5、6、7、8)，倍頻晶體(9)、線陣CXD(10)、處理器(11)、精密移動平臺； 光闌(I)，用於將待測雷射脈衝調整為標準脈衝；分束鏡(2)，置於光闌(I)前方，用於將標準脈衝分為兩束相同脈衝；第一、二反射鏡(3、4)形成直角反射鏡，用於將入射其表面的第一束脈衝原方向返回到第三反射鏡(5);第三反射鏡(5)，用於將入射的第一束脈衝反射至第六反射鏡(8);第四反射鏡￠)，用於將第二束脈衝反射至第五反射鏡(7);第五反射鏡(7)，用於將入射的第二束脈衝反射至第六射鏡(8);第六反射鏡(8)，用於將入射的兩束反射鏡反射至倍頻晶體(9);倍頻晶體(9)，用於使得兩束相同脈衝產生倍頻；線陣CCD (10)，用於採集倍頻晶體(9)輸出的脈衝信號強度；精密移動平臺，用於放置第一、二反射鏡(3、4)，通過位置移動調整到第一個自相干點和第二個自相干點；處理器(11)，用於依據線陣CCD(1)採集的脈衝信號強度計算脈衝寬度。
【文檔編號】G01J11-00GK204269233SQ201420759255
【發明者】張慶斌, 陸培祥, 李超, 蘭鵬飛, 程通, 馮海文, 張生輝 [申請人]華中科技大學