[发明专利]基于交叉偏振波产生获得取样光的对比度单发测量仪

说明书

一种适用于拍瓦激光的基于交叉偏振波产生获得取样光的对比度单发测量仪，该测量仪包括分束片、第一线偏振器、聚焦元件、第一反射镜、第一三阶非线性晶体、第二三阶非线性晶体，第二反射镜、第二线偏振器、第三反射镜、第一反射聚焦元件、第四反射镜、四分之一波片、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜、第二反射聚焦元件、非线性晶体、衰减片、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、光谱滤波片和数据采集装置。本发明可以为高强度激光脉冲的对比度提升和应用研究提供重要的测量支持。

技术领域

本发明涉及高强度交叉偏振波信号光的产生以及超强超短激光的对比度单发测量。

背景技术

随着脉冲啁啾放大技术的发展，世界各国相继建设或者计划建设了数十套拍瓦激光装置，拍瓦激光装置在激光粒子加速、实验室天体物理以及等离子体物理等重大前沿科学研究领域具有重要的应用。对于拍瓦激光的有效应用,激光脉冲的对比度是非常重要的参数，而为了更好的研究了解脉冲的对比度信息，我们必须要能准确的测量表征对比度，同时拍瓦激光装置一般都是低重频运行而且每一发激光脉冲的状态可能会发生变化，测量的方式也需要是单发测量。然而对于拍瓦激光的对比度单发测量目前并没有商用的产品。

早期对比度单发测量是利用三阶自相关仪，但是测量的动态范围只有10⁶左右；2014年上海交通大学的研究组，利用光纤阵列结合光电倍增管作为数据采集装置，测量的动态范围可以达到10¹⁰，但是分辨率只有700fs；2017年法国科学家基于自参考光谱干涉法进行对比度单发测量，测量的时间分辨率有20fs，但是测量的动态范围只有10⁸；如何同时实现对比度单发测量的高时间分辨率和高动态范围是一个难题。

发明内容

基于上述难题，本发明提供一种适用于拍瓦激光的基于交叉偏振波产生获得取样光的对比度单发测量仪，该测量仪本发明利用交叉偏振波产生获得高能量的飞秒光，交叉偏振波产生装置简单，转换效率高，且是简并过程，获得的高能量飞秒光作为取样光和待测光互相关，把待测光的对比度信息转换到互相关信号光的空间强度分布，并使用小像素元相机分析互相关信号光的强度分布，可以对待测光的对比度信息进行单发测量。由于取样光的强度大，取样光的波长和待测光的波长相同，而且使用小像素元的相机进行数据采集，可以同时实现对比度单发测量的高时间分辨率以及高动态范围。

本发明的技术解决方案如下：

一种适用于拍瓦激光的基于交叉偏振波产生获得取样光的对比度单发测量仪，其特点在于该测量仪的构成包括：入射光经过楔形分束片分成反射光和透射光，所述的反射光作为待测光，依次经过第四反射镜、四分之一波片、第五反射镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜后入射到第二反射聚焦元件中；所述的透射光依次经第一线偏振器、聚焦元件、第一反射镜、第一三阶非线性晶体入射到第二三阶非线性晶体，所述的第一三阶非线性晶体和第二三阶非线性晶体位于所述的聚焦元件的焦点附近，在所述的第一三非线性晶体和第二三阶非线性晶体中基于交叉偏振波效应会在所述的透射光的偏振方向的垂直方向产生信号光，该信号光依次经第二反射镜、第二线偏振器和第三反射镜入射到第一反射聚焦元件，所述的第一线偏振器和第二线偏振器的偏振方向严格垂直；经所述的第一反射聚焦元件输出的信号光和经所述的第二反射聚焦元件输出的待测光分别入射非线性晶体，经过非线性过程获得互相关信号光输出；该互相关信号光依次经衰减片、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、光谱滤波片在数据采集装置成像。

第一三阶非线性晶体和第二三阶非线性晶体位于聚焦元件焦点附近，所述聚焦元件把入射光在一维方向聚焦，所述的第一三阶非线性晶体和第二三阶非线性晶体的光轴的取向使得交叉偏振波产生效率最大，且晶体前后表面呈楔形角结构。

所述的第五反射镜和第六反射镜构成时间延迟线，通过调节时间延迟线可以改变对比度单发测量表征的时间窗口；

所述的衰减片为吸收型衰减片或镀膜的反射镜衰减片。