[发明专利]一种自相关仪光学系统和激光脉冲脉宽测量装置

说明书

本发明提供一种自相关仪光学系统及激光脉冲脉宽测量装置。其中的自相关仪光学系统，包括：光程差生成模块、自相关信号生成模块和自相关信号接收模块；光程差生成模块包括光程调节片和菲涅尔双棱镜，用于将所述待测激光分成两束以非共线夹角交叉、且具有不同延迟的脉冲激光；自相关信号生成模块包括倍频晶体和滤波片，用于对脉冲激光进行倍频转换，产生自相关信号，并进行滤波；自相关信号接收模块包括CCD模块，用于接收自相关信号的强度信号并转化为自相关函数图像进行输出；自相关函数图像用于通过图像分析计算得到待测激光脉冲的脉宽；解决了现有技术中由于使用多个反射镜，搭建困难，且不易调节非共线夹角大小的问题。

技术领域

本发明属于激光脉冲宽度技术领域，尤其涉及一种自相关仪光学系统。

背景技术

经过多年的发展，激光一直朝着增大功率，扩大波长范围，缩短脉冲宽度等方向发展。现如今，激光已经进入超快领域，且在物理，化学，生物医学，天文学等领域的应用愈加广泛，因此，对超快激光特征性能的研究也愈发重要，其中，激光的脉冲宽度就是对超快激光的特征性能准确表征的重要参量之一。比如，在激光诱导带电粒子加速过程中，激光脉冲宽度是衡量激光加速粒子质量的重要指标。传统的测量激光脉宽的方法是利用示波器配合光电二极管进行测量，但是这种方法最快响应时间为皮秒量级，对于超快激光并不适用。

目前，测量超快激光脉冲宽度主要有自相关法(Autocorrelation)，光谱相位相干重构法(Spectral phase interferometry for direct electric-fieldreconstruction,SPIDER)和频率分辨光学快门法(Frequency resolved optical gating,FROG)。其中，频率分辨光学快门法(FROG)可以得到激光脉冲的全部信息，但是需要进行迭代计算，耗时长，不适合快速测量；光谱相位相干重构法(SPIDER)虽然测量速度快，结果准确，但是结构复杂，操作繁琐。自相关法结构简单，测量速度快，虽不能得到激光的全部信息，但满足实际应用领域中只需得到脉宽信息的要求。因此自相关法较其他两种方法应用更加广泛。

现有自相关仪光学系统存在以下不足：

当激光通过分束镜后，在镜片前后表面分别会产生两次反射，在镜面前后会发生干涉现象，产生干涉条纹，影响测量结果的准确性。

现有自相关技术为了引入更精准的延迟，对位移平台的精度要求较高，所需成本也会越高。

由于使用多个反射镜，增大自相关仪在搭建过程中的调节难度，且不易调节非共线入射时非共线夹角的大小。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种自相关仪光学系统，用于解决现有技术中分束镜的干涉影响，和由于使用多个反射镜，增大自相关仪在搭建过程中的调节难度，且不易调节非共线入射时非共线夹角的大小的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种自相关仪光学系统，包括：光程差生成模块、自相关信号生成模块和自相关信号接收模块；

所述光程差生成模块包括光程调节片和菲涅尔双棱镜，所述光程调节片与菲涅尔双棱镜沿待测激光的入射方向依次固定放置；用于将所述待测激光分成两束以非共线夹角交叉、且具有不同延迟的脉冲激光；

所述自相关信号生成模块包括倍频晶体和滤波片，所述倍频晶体和滤波片沿所述待测激光的入射方向依次固定放置于所述菲涅尔双棱镜后方，用于对具有不同延迟的两束所述脉冲激光进行倍频转换，产生自相关信号，并进行滤波；

所述自相关信号接收模块包括CCD模块，所述CCD模块用于接收所述自相关信号的强度信号并转化为自相关函数图像进行输出；所述自相关函数图像，用于通过图像分析计算得到所述待测激光脉冲的脉宽。