[发明专利]一种用于深紫外飞秒激光的脉宽测量系统

说明书

本发明公开了一种用于深紫外飞秒激光的脉宽测量系统，包括：分束片BS，用于对经分束片BS分束后的第一束激光进行传输的第一传输单元，用于对经分束片BS分束后的第二束激光进行传输的第二传输单元，用于接收第一传输单元的输出激光和第二传输单元的输出激光的非线性介质，用于对非线性介质中的双光子荧光进行采集的图像传感器CCD。本发明的脉宽测量系统的结构简单，无需相位匹配，基于该脉宽测量系统，仅通过一个脉冲所产生的双光子荧光就可以获得单脉冲的脉宽信息，从而实现入射激光的脉宽测量，有利于低重频入射激光的脉宽测量。

技术领域

本发明涉及激光脉宽测量的技术领域，尤其是一种用于深紫外飞秒激光的 脉宽测量系统及方法。

背景技术

飞秒激光由于其高时间分辨率和高峰值功率密度被广泛应用于微加工、精 密测距、生命科学、光通信等领域的研究。对于飞秒激光而言，脉冲宽度是决 定激光时间特性的重要参量。因此，为了更好地发挥飞秒激光在各领域的作用， 准确获得飞秒激光的脉宽信息具有重要价值。目前国内外常用的飞秒脉冲测量 技术主要有自相关法、频率分辨光学开关法(Frog)、光谱位相相干电场重构 法(Spider)。随着紫外超快技术的不断进步，紫外飞秒激光在激光光谱、超 快动力学、原子探测、强场物理等领域的应用中表现出巨大的优势，准确测量 紫外飞秒激光的脉冲宽度也变得十分重要。

由于在紫外波段缺乏合适的非线性晶体，传统的脉宽测量技术无法直接用 于紫外飞秒激光的测量。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于深紫外飞秒激光的 脉宽测量系统，结构简单。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

一种用于深紫外飞秒激光的脉宽测量系统，包括：

分束片BS，用于将入射激光即深紫外飞秒激光分为光强相等的两束激光， 分别为第一束激光和第二束激光；

第一传输单元，用于对经分束片BS分束后的第一束激光进行传输；

第二传输单元，用于对经分束片BS分束后的第二束激光进行传输；

非线性介质，用于接收第一传输单元的输出激光和第二传输单元的输出激 光，且两束激光在非线性介质中重合时产生双光子荧光；

图像传感器CCD，用于对非线性介质中的双光子荧光进行采集。

第一传输单元包括沿激光传输方向依次设置第二反射镜M2和第一聚焦透镜 L1；第二传输单元包括沿激光传输方向依次设置第三反射镜M3和第二聚焦透镜 L2。

分束片BS的输入端前还设有调节波片WP，入射激光即深紫外飞秒激光经调 节波片WP调节偏振态后，再射入分束片BS中。

所述非线性介质被放置在平移台上；平移台用于精确调节非线性介质在第 一传输单元和第一传输单元之间的位置。

所述非线性介质为氟化钙CaF₂。

第一传输单元包括沿激光传输方向依次设置第二反射镜M2和第一聚焦透镜 L1；第二传输单元包括沿激光传输方向依次设置第三反射镜M3和第二聚焦透镜 L2；所述非线性介质为氟化钙CaF₂，且氟化钙CaF₂朝向图像传感器CCD的一侧 面抛光；

针对波长为193nm的深紫外飞秒激光的脉宽测量系统：入射激光是波长为 193nm的深紫外飞秒激光；第二反射镜M2和第三反射镜M3为适用于波长为193nm 的反射镜，且入射角度均为22.5°；第一聚焦透镜L1和第二聚焦透镜L2的焦距 为164.3mm。

一种用于深紫外飞秒激光的脉宽测量系统的脉宽测量方法，包括以下步骤：