[发明专利]一种高分辨大量程时域测量装置

说明书

一种高分辨大量程时间特性测量装置，包括第一耦合镜、第二耦合镜、第一相关镜、扫描脉冲、第三耦合镜、第四耦合镜、光程延迟级联单元、第一反射镜、第二反射镜、第二相关镜、互相关晶体、衍射元件、光电探测器和信号分析单元。本发明可以在≥10个时间窗口内按时间顺序依次产生扫描脉冲，扫描脉冲的总时间窗口设计为≥1.5ns。同时分离被测脉冲中的光谱成分，并通过光谱相位的恢复算法实现被测脉冲的时间相位分析，提供更加全面准确的测量结果。

技术领域

本发明涉及超短激光脉冲的参数诊断，具体是一种用于超短脉冲型激光(纳秒级、皮秒级以及飞秒级)的高分辨大量程时域测量装置。

背景技术

条纹相机和高速示波器是超快激光、高能密度物理、光通信及5G等领域开展高分辨时域特性测试、高速动态过程分析中不可或缺的重要仪器和工具，而目前条纹相机的最高水平，是滨松公司的C6138，分辨率0.2ps@20ps，最大量程1ns，高速示波器的最高水平，是美国力科公司的LabMaster10-100ZI-A，上升沿3.5ps(100GHz)，量程＞5ns，故而研制高分辨率大窗口的时域测量技术方案必不可少。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对现有高分辨时域测量技术方案的不足之处，提供一种高分辨大量程(时间分辨率≤25fs、量程≥1.5ns)的时域特性测量装置。

本发明的技术解决方案如下

一种高分辨大量程时间特性测量装置，其特点在于，包括第一耦合镜、第二耦合镜、第一相关镜、扫描脉冲、第三耦合镜、第四耦合镜、光程延迟级联单元、第一反射镜、第二反射镜、第二相关镜、互相关晶体、衍射元件、光电探测器和信号分析单元；

被测脉冲依次经所述的第一耦合镜、第二耦合镜、第一相关镜，倾斜入射到所述的互相关晶体上；

扫描脉冲依次经所述的第三耦合镜和第四耦合镜，射入光程延迟级联单元，然后依次经过所述的第一反射镜、第二反射镜、第二相关镜后，倾斜入射到所述的互相关晶体上；

所述的被测脉冲和扫描脉冲在互相关晶体上相互作用，产生的互相关信号经过衍射元件后，由光电探测器接收，然后经由信号分析单元得到测量结果。

扫描脉冲和光程延迟级联单元组合在一起，用于在≥10个时间窗口内按时间顺序依次产生扫描脉冲。扫描脉冲的总时间窗口设计为≥1.5ns。衍射元件13，它用于分离被测脉冲中的光谱成分，并通过光谱相位的恢复算法实现被测脉冲的时间相位分析，提供更加全面准确的测量结果。

所述的扫描脉冲为飞秒脉冲、皮秒脉冲、纳秒脉冲等脉冲型激光。

所述的互相关晶体为BBO、LBO、LNO₃、KDP、DKDP和YCOB等非线性晶体。

所述的衍射元件为透射光栅、反射光栅、棱镜等色散元件。

所述的光电探测器为CCD相机、CMOS相机、ICCD相机、EMCCD相机和光电倍增管(PMT)阵列等二维探测器件。

所述的信号分析单元为计算机、工控机或图形工作站。

本发明的工作步骤为：

1将被测脉冲输入到该测量装置中，经过第一耦合镜、第二耦合镜和第一相关镜之后，入射到互相关晶体上进行观测；

2)扫描脉冲经过光程延迟级联单元之后，产生≥10个扫描窗口，按时间顺序依次入射到互相关晶体上进行扫描；

3)互相关晶体上产生的互相关信号，经过衍射元件进行色散分离，并入射到光电探测器上，由信号分析单元进行分析处理，经过相位恢复算法分析得到全面准确的时域测量结果。