[发明专利]一种激光脉冲波形测量装置

说明书

技术领域

本发明属于脉冲时间特性测试领域，主要涉及一种激光脉冲波形测量装置。

背景技术

激光脉冲波形是高功率激光装置的一个重要性能参数。高功率激光装置要求高对比度时间波形输出，波形形状复杂，且时间波形测量诊断点多，目前，采用光电管结合高带宽示波器或条纹相机进行测量，这两种方法可以直接测量上百皮秒的激光脉冲时间波形，然而对于高峰值强度的脉冲测量来说它的动态范围小；条纹相机作为主要的时间波形精密测量工具，最好的时间分辨率可以达到皮秒量级，为了对光束扫描，需要多次能量转换，其组成复杂，需要条纹管、像增强器和偏转电极等元器件，这使得条纹相机价格昂贵，采用条纹相机的主要问题也是它的动态范围有限，条纹管限制了条纹相机动态范围，当然可以通过增加相机的个数提高动态范围，这样使得测试变得复杂而增加成本。采用光电管或条纹相机测量高功率激光器时间波形的另一主要问题是受限于示波器或条纹相机的测量通道，对应多个测量点需要的测试设备数量多，测量成本高。

发明内容

为了克服现有的激光脉冲时间波形测量方法中的不足，本发明提供一种激光脉冲波形测量装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：入射激光依次经过取样反射镜和缩束系统，入射到波导，波导内的刻划光栅对激光脉冲产生衍射光束，从而进行光束取样，多个光栅阵列将激光脉冲分成在空间不同位置的脉冲系列，光栅基板使得脉冲通过光栅基板材料的光程大于脉冲持续时间，光束通过多个光栅基板而得到多个不同延时的脉冲，从波导出射的光束是空间上阵列排布、时间上彼此之间具有固定延时的脉冲序列，光束再经过成像系统进入光开关、偏振片和CCD探测器，光开关和偏振片对激光脉冲序列进行选通，获得脉冲波形不同时间门的取样，由CCD探测器得到强度-空间信息，并转换为电信号进行数字化传输，计算机对数字化信号进行空间到时间的变换，构建强度-时间信息，从而获得脉冲时间波形。

本发明的有益效果是，采用波导光栅延时取样和光快门选通实现脉冲时间-空间的转换，CCD探测器获得不同空间位置光束强度，经过空间-时间变换得到高动态范围的时间脉冲波形。时间波形对比度可以达到1000：1，时间分辨优于几十皮秒；由于测量模块元件少，成本低，易于集成化，适用于诊断点较多的甚多路激光系统时间波形和精密功率平衡等时间参数的测试；采用CCD作为探测器，标定简单，使用方便。由于其动态范围高，结构简单而易于集成，有望成为高功率激光装置时间诊断的理想产品而占领市场。

附图说明

图1是本发明的激光脉冲波形测量装置的结构示意图；

图2是所述的波导侧视图；

图3是所述的光在波导中传输示意图；

图中，1.入射激光    2.取样反射镜     3.缩束透镜     4.波导     5.成像系统     6.光开关     7.偏振片     8.CCD探测器     9.计算机     10.刻划光栅     11.衍射光束     12.光栅基板     13.45°反射面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。但不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，入射激光1依次经过取样反射镜2和缩束系统3，入射到波导4，波导4内的刻划光栅10对激光脉冲进行取样，产生衍射光束11，采用光栅阵列将激光脉冲分成在空间不同位置的脉冲系列，光栅基板12使得脉冲通过光栅基板12材料的光程大于脉冲持续时间，多个光栅基板对光束不断延时，从波导4出射的光束变成空间上分开，时间上彼此之间具有固定延时的脉冲序列，光束再经过成像系统5进入光开关6、偏振片7和CCD探测器8，成像系统5将从波导4中取样的光束缩束成像到CCD探测器8，波导4作为物面成像到CCD探测器8；当光开光6“开”状态，光束偏振态旋转90°通过偏振片7进入到CCD探测器8；当光开光6“关”状态，光束偏振态不偏转，光束通过偏振片7反射；光开关6和偏振片7对激光脉冲序列进行选通，获得脉冲波形对于一定时间门的稳定图像；CCD探测器8得到强度-空间信息，并转换为电信号进行数字化传输，计算机9对数字化信号进行空间到时间的变换，将电信号转换为数值化得光信号用于分析计算和图形显示，得到强度－时间信息，计算机9编程对数字信号处理构建被测激光脉冲形状。