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基于二次谐波的自相关仪工作原理

发布时间:2021-02-04 13:25:08 浏览量:140 作者:Leon

摘要

脉冲宽度是决定脉冲激光质量的重要参数之一,随着激光技术的不断发展,现如今针对超窄激光脉宽的测量,人们普遍采用自相关法测

量,其中有一种方式是基于二次谐波的自相关扫描,下面将简明介绍其工作原理。

正文


随着高功率激光器技术的发展与应用,脉冲激光器的脉冲宽度已经从毫秒、纳秒量级发展到皮秒、飞秒量级,在同样的输出功率条件

下,脉宽越窄将导致激光峰值功率越高,反之越低,在不同的工作场合和条件下,有必要对激光脉宽进行检测。


一般情况下,脉冲宽度是指脉冲强度最大值的一半处所对应的时域宽度,即半高全宽,它是脉冲激光器的一项重要指标。光速为3*108 m/s,激光在100飞秒可以传播30 μm,在100皮秒可以传播30 mm,我们可以将对时间的测量转换成对距离的测量,因此假如有一把

最小精度可达到30 mm甚至30 μm的测量标尺,便可以检测百飞秒到百皮秒的激光。利用扫描自相关仪便可以对皮秒和飞秒脉冲激光

器进行测量,顾名思义,它将激光与激光本身做相关运算,最后通过解该运算得到激光的脉冲宽度,其具有高分辨率、高灵敏度等优

势。


基于二次谐波的自相关仪光学系统主要有以下两种工作形式:共线传输型与非共线传输型。

(1)共线传输型


如上图所示,入射光经分束片分成两束光独立传播,两束光又分别经回返装置又传输至分束片并再次合为一束光共线传输。其中一个回

返装置可提供光学时间延迟,当其从两激光脉冲重合处开始运动至两激光脉冲完全脱离,便完成了一次该路激光脉冲对另一路激光脉冲

的扫描,可输出相关函数的波形。两束光共线入射倍频晶体时因满足相位匹配条件发生倍频效应(通过调节倍频晶体的方向,可满足单

束光入射不发生倍频),探测器接收倍频光的信号,通过该信号的时间延迟和强度可确定原始激光的脉冲宽度。


(2)非共线传输型


当两束光经过回返装置再次回到分束片时不是共轴传输即为非共线测量方式,如上图所示。两束光经透镜聚焦至倍频晶体倍频,二次谐

波可通过光阑并被探测器接收,而基频光则被挡在探测器靶面外。与共线型相比,该方法可以消除信号光中的背景光,能提供更高的测

量精度,因此是目前使用更加广泛的检测机制。昊量光电提供各种通用型及及针对各类应用专用型自相关一。


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