[发明专利]一种单发紫外超短脉冲脉宽测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种单发紫外超短脉冲脉宽测量装置及方法，该方法基于紫外光脉冲和近红外脉冲的强度互相关，通过一个脉宽已知的近红外超短脉冲和紫外光超短脉冲的差频过程来达到测量紫外超短脉冲脉宽的目的，实现该方法装置的结构简单、便于操作；可用于低重复频率激光脉冲的测量。

技术领域

本发明属于超快激光范畴，具体涉及一种单发紫外超短脉冲脉宽测量装置及方法。

背景技术

在超快光学领域，紫外超短脉冲激光是指波长处于100-400nm范围内，时间延续(即脉宽)在飞秒量级的激光。由于紫外光的单光子能量高，紫外超短脉冲在超快时间分辨光谱、激光加工等领域有着非常重要的应用。紫外光脉冲的脉宽是一个非常重要的物理量，在应用中人们需要知道其准确的脉冲宽度。基于二次谐波的强度自相关方法(自相关仪、FROG)是一类常用的激光脉宽测量方法，但是这类方法不适用于紫外波段，这是因为目前尚无在紫外区域满足二次谐波相位匹配条件的晶体。近些年，人们提出泵浦探测、双光子吸收等方法用于测量紫外超短脉冲脉宽，但是这些方法都是不适用于重复频率低(100Hz以下)的激光。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于，提供一种单发紫外超短脉冲脉宽测量装置及方法，利用一个脉宽已知的近红外超短脉冲和紫外光超短脉冲的差频过程来达到测量紫外超短脉冲脉宽的目的；可用于低重复频率激光脉冲的测量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种紫外超短脉冲的脉宽测量装置，包括测量底板和激光器，所述测量底板上安装有三倍频器、双色分束镜、第一平移台、第二平移台、第一紫外光反射镜、第二紫外光反射镜、第三紫外光反射镜、第一近红外光反射镜、第二近红外光反射镜、第三近红外光反射镜、第四近红外光反射镜、第五近红外光反射镜和第六近红外光反射镜、非线性晶体、自相关仪和成像装置；其中，第一平移台上安装第一紫外光反射镜和第二紫外光反射镜，第二平移台上安装第一近红外光反射镜和第二近红外光反射镜；

激光器发射激光经过三倍频器出射紫外光脉冲和近红外光脉冲，紫外光脉冲经由双色分束镜反射，近红外光脉冲经由双色分束镜透射；

经由双色分束镜反射的紫外光脉冲经由第一紫外光反射镜、第二紫外光反射镜和第三紫外光反射镜依次反射，入射到非线性晶体内；

通过调节第六近红外光反射镜使其偏离近红外光脉冲的入射路径，经由双色分束镜透射的近红外光脉冲经由第一近红外光反射镜、第二近红外光反射镜、第三近红外光反射镜和第四近红外光反射镜依次反射，入射到非线性晶体内；

通过调节第六近红外光反射镜使其处于近红外光脉冲的入射路径上，经由双色分束镜透射的近红外光脉冲经由第一近红外光反射镜、第二近红外光反射镜、第三近红外光反射镜、第四近红外光反射镜、第六近红外光反射镜和第五近红外光反射镜，入射到自相关仪内。

一种应用所述的紫外超短脉冲的脉宽测量装置进行脉宽测量的方法，包括以下步骤：

步骤1，激光器发射激光，激光经由三倍频器出射紫外光脉冲和近红外光脉冲，紫外光脉冲经由双色分束镜反射，近红外光脉冲经由双色分束镜透射；

步骤2，经由双色分束镜反射的紫外光脉冲和经由双色分束镜透射的近红外光脉冲以一定角度入射到非线性晶体中，二者在非线性晶体内相交；

步骤3，调节紫外光脉冲或者近红外光脉冲的光程，使得二者在非线性晶体中相交处的时间同步；

步骤4，调整非线性晶体的相位匹配角度，直到在成像装置上观察到紫外光脉冲和近红外光脉冲的差频信号；

步骤5，调节紫外光脉冲或者近红外光脉冲的光程，对所述紫外超短脉冲的脉宽测量装置进行校准，得到校准系数；