[实用新型]高功率超短激光脉冲对比度测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及高功率超短激光脉冲，是一种高功率超短激光脉冲对比度测量装置，它采用一块镀膜的平板玻璃对倍频信号分束，然后分别与基频信号和频，产生相应的三倍频信号，从而有效获得待测脉冲不同位置的强度信息，实现对单次超短激光脉冲对比度的测量。

背景技术

在超短超强激光与物质相互作用过程中，对比度是一个非常重要、并直接影响激光与物质相互作用效果的参数指标。因为激光的脉冲前沿会产生预等离子体，它决定着等离子体的初始状态，并进而影响激光与物质相互作用的机制。所以，准确测量激光脉冲的对比度是一个很重要的问题。为了获得激光脉冲对比度的信息，目前普遍采用的测量方法是二次相关法、三次相关法等技术。虽然二次相关法也能给出强度对比度的一些信息，但由于用这种方法获得的信号是前后对称的，因此它不能准确地提供脉冲前沿的参数；而三次相关法中相互作用以产生相关信号的是两个不同的脉冲，故而可以比较准确的区分脉冲的前沿和后沿，从而准确给定噪声的位置，并能实现对比度较高的动态范围的测量。

图1是现有的超短激光脉冲对比度的测量装置。其基本结构是：首先通过聚焦透镜1将待测脉冲聚焦入射到一个二倍频的偏硼酸钡(以下简称为BBO)晶体2上，产生二次谐波信号，然后用沃拉斯顿棱镜5将并行的基频信号和倍频信号在空间上分开，再通过一个双棱镜6将发散的基频信号和倍频信号重新会聚于光路轴向，在两信号的汇合处放置混频晶体BBO7以产生三次谐波信号，最后经过滤波片9，用CCD10接收三倍频信号，从而得出最后结果。该装置可以进行单次超短激光脉冲对比度的测量，但是其可测的时间范围受基频信号与倍频信号的夹角以及双棱镜6的大小的限制，一般只能测到±10ps～±20ps的范围。另外，每一个固定的光程差对应一对基频和倍频的脉冲对，是对干涉波前的分割，而光束强度空间分布不均匀会直接导致可测对比度动态范围的减小，其可测动态范围只能达到10⁴。

发明内容

本实用新型的目的就是要弥补上述现有技术的不足，提供一种高功率超短激光脉冲对比度测量装置。该装置能实现对单次高功率超短激光脉冲对比度的测量，具有较大的动态范围，同时还通过调节可有效避免为防止光电探测元件的饱和而加入的衰减片所带来的误差。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种高功率超短激光脉冲对比度测量装置，特点在于其构成是：在高功率超短激光脉冲入射方向依次设置第一凸透镜、BBO倍频晶体、第二凸透镜和分束镜，入射光束经BBO倍频晶体产生倍频光，该倍频光和原入射的基频光被所述的分束镜分成透射的基频光和反射的倍频光，所述的透射的基频光通过延迟调节器进入第三凸透镜，所述反射的倍频光经反射镜进入平板玻璃，经该平板玻璃后将该倍频光分成具有一定时间延迟、强度减弱的几束倍频光，进入第三凸透镜，经该第三凸透镜的基频光和几束倍频光并行地进入BBO混频晶体，产生三次谐波信号，该三次谐波信号再经准直透镜准直、滤波片后被光电探测元件接收。

利用上述测量装置测量高功率超短激光脉冲对比度的方法，包括下列步骤：

①将待测的高功率超短激光脉冲输入该装置，调整所述的平板玻璃的位置，确定从该平板玻璃输出的二倍频的光束数N：

I_n(2ω)  n＝1、2、3、……、N；

②通过延迟调节器调整透射的基频光的延迟，使透射的基频光的主峰与所述的从平板玻璃输出的最弱的倍频光束I_N(2ω)混频产生I_N(3ω)；

③输入待测高功率超短激光脉冲，光路中的基频信号分别与N束二倍频信号和频，然后用光电探测元件接收，得到不同延迟Δt∈(-∞，0]处的三倍频强度光谱I_n(3ω)(n＝1，2，3，4，5……N)；

④在第③步所得的三倍频强度光谱中找出最大的I_N(3ω)和次最大的I_n(3ω)；

⑤求高功率超短激光脉冲的对比度：

I_N(ω)/I_n(ω)＝(r₁r₂)^(1-N+n)I_N(3ω)/I_n(3ω)

式中：r₁和r₂分别为平板玻璃(2-7)两内表面的反射率。

本实用新型的技术解决方案是基于以下原理：