[发明专利]基于光纤器件的超短脉冲宽度自相关测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及超短脉冲，特别是一种基于光纤器件的超短脉冲宽度自相关测量仪。

背景技术

随着激光技术的不断发展，超短脉冲在光通信，精密测量，空间技术、各种工业应用和国防应用等各个领域得到了广泛应用。在许多高技术领域，超短脉冲和超高强度的激光显示出独特的优点，具有不可取代的应用前景。采用半导体激光器泵浦超短脉冲的光纤激光器相对常规的固体激光系统在散热、稳定性、光束质量、转化效率和体积等方面有独特的优势，因此光纤超短脉冲技术已经成为激光应用领域重要的研究课题。脉冲宽度是光纤超短脉冲激光器的一个重要技术指标，因此脉冲宽度测量成为超短脉冲光纤激光技术中重要的研究领域。现在常用的脉冲宽度测量方法包括自相关方法，双光子吸收方法，频率分辨光学开关法，自参考光谱相位相干电场重构法等。虽然频率分辨光学开关法，自参考光谱相位相干电场重构法能给出脉冲的强度和相位，但需要较为复杂的光学系统和经过繁琐的数据处理后才能给出脉冲的信息。

一般情况下我们首先了解光纤激光器的超短脉冲宽度，然而自相关法可以实时给出脉冲的宽度。同时自相关方法相对结构紧凑，调节方便，因此在一些超短脉冲测量中被广泛采用。自相关方法包括强度自相关和干涉自相关。强度自相关通过记录脉冲自相关强度来测量脉冲宽度，而忽略了脉冲相位的变化。干涉自相关可记录脉冲自相关过程中每个光学周期，在记录自相关强度变化的同时也记录了脉冲的相位信息，同时反映了脉冲宽度和脉冲啁啾的变化。采用体光学元件的自相关仪，技术上已十分成熟，并进入了商品化的阶段，现在市场上已有多种脉冲测量自相关仪，但光学设计和调节机构比较复杂，测试过程技术要求高，周期比较长。并且对于传统体光学的自相关仪与光纤激光器系统不相匹配，在实际应用中给脉冲测量带来不便。为了适应激光工程系统中光纤和光纤器件的应用，特别是光纤激光器的应用，本发明设计研制了一种基于光纤器件超短脉冲测量的自相关仪。

发明内容

本发明的目的在于克服现有体光学自相关仪存在的缺点，为了方便光纤激光器超短脉冲测量，我们提出了一种基于光纤器件的超短脉冲宽度自相关测量仪，该自相关测量仪结构紧凑，调节简单，使用方便。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于光纤器件的超短脉冲宽度自相关测量仪，特点在于其构成包括1∶1光纤耦合器、第一光纤准直、第一高反镜、第一光纤偏振控制器、第二光纤准直器、第二高反镜，微动平台、第二光纤偏振控制器、第三光纤准直器、KTP倍频晶体、大芯径光纤、光谱仪和计算机，其位置关系如下：所述的1∶1光纤耦合器的臂a接待测的超短脉冲光纤激光器的输出端，该1∶1光纤耦合器的臂b接所述的第二光纤偏振控制器，沿光路依次经第三光纤准直器、KTP倍频晶体、大芯径光纤、光谱仪，该光谱仪的输出端接所述的计算机的输入端，所述的1∶1光纤耦合器的臂c接所述的第一光纤准直器，该第一光纤准直器输出的激光垂直地入射在所述的第一高反镜上，所述的1∶1光纤耦合器的臂d接所述的第一光纤偏振控制器，该第一光纤偏振控制器的输出端接所述的第二光纤准直器，经第二光纤准直器输出的激光垂直地入射在所述的第二高反镜上，所述的第二高反镜置于所述的微动平台上，该微动平台的控制端接所述的计算机的输出端。

所述的1∶1光纤耦合器是偏振无关光纤耦合器，或是保偏光纤耦合器。

所述的连接的光纤是保偏光纤。

本发明自相关仪，首先由超短脉冲光纤激光器输出的脉冲直接耦合进入1∶1偏振无关光纤耦合器。光纤耦合器相对体光学分束镜来说，本发明直接利用两个角度物理接口(APC)耦合连接，这样可以避免耦合时大量能量损失和测试光路受到外界杂散光的干扰，同时也不需要利用精密机械调节分束镜。对于超短脉冲测量的体光学自相关仪中各个光学器件需要放在防震平台上，并且需要非常稳定和复杂的机械调节结构。

本发明所述的1∶1偏振无关光纤耦合器的耦合输出光纤容易发生扭曲，而使在光纤中传输脉冲的偏振态发生旋转，因此我们在耦合器其中一个输出臂上加上偏振控制器，以此来调整由光纤扭曲而发生的脉冲偏振态旋转问题。调节偏振控制器，可以使两臂上的光脉冲偏振态相互平行，因为倍频晶体对入射脉冲的偏振态有选择性，当入射脉冲的偏振态相互平行时，倍频信号转化效率相同，将有利于下一步脉冲测量的准确性。