[发明专利]中继式飞秒脉冲高精度位移探测装置

摘要

中继式飞秒脉冲高精度位移探测装置属于引力波探测领域，该装置包括：测量端、一号飞秒锁相中继器、二号飞秒锁相中继器和三号飞秒锁相中继器；本发明采用了脉冲时域锁定式中继测量结构，通过三个飞秒锁相中继器的级联对测量光的光功率进行放大，将系统回光功率由被测距离的四次方衰减函数变为了平方衰减函数，实现了外太阳系尺度的超远距离动态位移探测；通过光延迟线扫描实现了亚纳米级灵敏度的位移探测；测量端和三个飞秒锁相中继器之间相对独立，避免了相距遥远的卫星间的实时通信和高精度时钟同步问题。

主权项

1.一种中继式飞秒脉冲高精度位移探测装置，其特征在于：包含测量端(1)、一号飞秒锁相中继器(2)、二号飞秒锁相中继器(3)和三号飞秒锁相中继器(4)，构成了脉冲时域锁定式中继测量结构；所述测量端(1)的输出光指向一号飞秒锁相中继器(2)的输入端，一号飞秒锁相中继器(2)的输出光指向二号飞秒锁相中继器(3)的输入端，二号飞秒锁相中继器(3)的输出光指向三号飞秒锁相中继器(4)的输入端，三号飞秒锁相中继器(4)的输出光指向测量端(1)；所述测量端(1)的结构是：本地飞秒激光器(46)发出的激光经过一号四分之一波片(47)和一号偏振分光镜(10)后分为两束；其中一束透射光经过二号四分之一波片(11)和一号扩束准直器(49)后射向一号飞秒锁相中继器(2)；另一束反射光经过十三号四分之一波片(9)和直角棱镜反射镜(8)后射向一号角锥反射镜(45)，被反射后又经过直角棱镜反射镜(8)、二号角锥反射镜(7)、十三号四分之一波片(9)、一号偏振分光镜(10)、二分之一波片(48)和二号偏振分光镜(42)射向本地平衡光电探测单元(43)；同时，从三号飞秒锁相中继器(4)发射过来的激光经过二号扩束准直器(40)、十二号四分之一波片(41)和二号偏振分光镜(42)后也射向本地平衡光电探测单元(43)；一号角锥反射镜(45)固定在精密位移台(49)上，精密位移台(49)位于精密直线导轨(5)上；本地平衡光电探测单元(43)的输出端连接到本地控制单元(44)的输入端，本地控制单元(44)的输出端连接到精密位移台(6)；所述一号飞秒锁相中继器(2)的结构是：一号飞秒激光器(14)发出的激光经过四号四分之一波片(16)和三号偏振分光镜(17)后分为两束；其中一束透射光经过五号四分之一波片(19)和四号扩束准直器(20)后射向二号飞秒锁相中继器(3)，另一束反射光直接射向一号平衡光电探测单元(18)；同时，从测量端(1)发射过来的激光经过三号扩束准直器(12)、三号四分之一波片(13)、一号反射镜(51)和三号偏振分光镜(17)后也射向一号平衡光电探测单元(18)；一号平衡光电探测单元(18)的输出端连接到一号控制单元(15)的输入端，一号控制单元(15)的输出端连接到一号飞秒激光器(14)；所述二号飞秒锁相中继器(3)的结构是：二号飞秒激光器(26)发出的激光经过七号四分之一波片(27)和五号偏振分光镜(28)后分为两束；其中一束透射光经过八号四分之一波片(29)和六号扩束准直器(30)后射向三号飞秒锁相中继器(4)，另一束反射光经过四号偏振分光镜(23)后射向二号平衡光电探测单元(24)；同时，从一号飞秒锁相中继器(2)发射过来的激光经过五号扩束准直器(21)、六号四分之一波片(22)和四号偏振分光镜(23)后也射向二号平衡光电探测单元(24)；二号平衡光电探测单元(24)的输出端连接到二号控制单元(25)的输入端，二号控制单元(25)的输出端连接到二号飞秒激光器(26)；所述三号飞秒锁相中继器(4)的结构是：三号飞秒激光器(33)发出的激光经过十号四分之一波片(35)和六号偏振分光镜(36)后分为两束；其中一束透射光经过十一号四分之一波片(38)和八号扩束准直器(39)后射向测量端(1)，另一束反射光直接射向三号平衡光电探测单元(37)；同时，从二号飞秒锁相中继器(3)发射过来的激光经过七号扩束准直器(31)、九号四分之一波片(32)、二号反射镜(50)和六号偏振分光镜(36)后也射向三号平衡光电探测单元(37)；三号平衡光电探测单元(37)的输出端连接到三号控制单元(34)的输入端，三号控制单元(34)的输出端连接到三号飞秒激光器(33)。