[发明专利]大口径超短激光脉冲前沿径向群延迟的测量装置和测量方法

权利要求书

1.一种大口径超短激光脉冲前沿径向群延迟的测量装置，包括：迈克尔逊干涉仪、二阶自相关仪(14)和示波器(15)，所述的迈克尔逊干涉仪包括分束片(7)、沿光路依次由第一反射镜(1)、延迟线(6)和第五反射镜(5)组成的一臂和沿光路依次由第二反射镜(2)、第三反射镜(3)和第四反射镜(4)组成的另一臂，两路光通过所述的分束片(7)合束，其特征在于，还包括用于该合束光路校正的近场光阑(8)和远场光路；

所述的远场光路依次包括第六反射镜(9)、第七反射镜(10)、透镜(12)、第八反射镜(11)和CCD(13)，所述的第六反射镜(9)设置在平移台上；

待测大口径超短激光脉冲中间位置放置所述的第一反射镜(1)，使光束分为两束等口径的半光斑光束，一半光斑光束进入迈克尔逊干涉仪的一臂，即经第一反射镜(1)反射后通过延迟线(6)，再经第五反射镜(5)反射后，入射到分束片(7)，经该分束片(7)透射；另一半光斑光束直接进入迈克尔逊干涉仪的另一臂，即依次经过第二反射镜(2)、第三反射镜(3)和第四反射镜(4)反射后，入射到分束片(7)，经该分束片(7)反射，两路半光斑光束形成合束光；

在所述的分束片(7)后放置与合束光等口径的小孔作为近场光阑(8)，利用平移台把第六反射镜(9)移入合束光路，使合束光被第六反射镜(9)反射，被反射后的合束光经所述的第七反射镜(10)反射后，再经所述透镜(12)聚焦，最后经第八反射镜(11)反射，使得聚焦光束的焦点成像在所述的CCD(13)上；当两束光在近场光阑(8)处重合，且CCD(13)中两光束的焦斑重合，移走第六反射镜(9)，使合束光注入二阶自相关仪(14)，该二阶自相关仪(14)安置在平移台上，且该二阶自相关仪(14)与所述的示波器(15)相连。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述的透镜(12)为长焦透镜。

3.一种利用权利要求1或2所述的测量装置进行大口径超短激光脉冲前沿径向群延迟的测量方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

①在待测大口径超短激光脉冲中间位置放置第一反射镜(1)，将待测大口径超短激光脉冲分为两束等口径的半光斑光束，分别注入迈克尔逊干涉仪的两臂，一路作为参考光，另一路作为待测光，并使两路光在分束片(7)后合束；

②调节迈克尔逊干涉仪中的延迟线(6)，使两路光之间存在一相对延时；

③调节平移台使第六反射镜(9)进入合束光路，使合束光被第六反射镜(9)反射后进入远场光路；

④通过调节第四反射镜(4)、第五反射镜(5)以及分束片(7)，使两束光在近场光阑(8)处重合，同时CCD(13)中两光束焦斑重合，从而实现两束光的合束校正；

⑤移走第六反射镜(9)，使合束光注入二阶自相关仪(14)，利用二阶自相关仪(14)横向扫描合束光，基于互相关原理测量不同位置处两半光斑光束脉冲前沿间的相对延时，并通过示波器(15)记录两脉冲前沿间的相对延时量；

⑥拟合所测得的不同位置处的相对延时，根据拟合所得线性函数的斜率及待测大口径超短激光脉冲的直径推导出待测大口径超短激光脉冲前沿的径向群延迟，即径向群延迟分布函数的二次项系数a，

a＝k/d

其中，k为上述拟合所得线性函数的斜率，d为待测大口径超短激光脉冲的直径。

4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述步骤②中调节延迟线(6)所引入延迟量的不同对最后径向群延迟的测量结果无影响。

5.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于所述步骤⑤中示波器(15)所显示的相关信号包括三个尖峰，中间尖峰对应着两个自相关信号的叠加，两边的尖峰对应着两个互相关信号，且自相关信号与互相关信号之间的时间间隔就是所测两脉冲前沿间的相对延时量。