[实用新型]一种自相关仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光参数测量技术领域，特别涉及一种用于测量超短激光脉冲宽度的自相关仪。

背景技术

随着激光技术的飞速发展，激光脉冲宽度不断变窄，在超短、超快激光领域，人们已经通过实验手段压缩获得脉冲宽度小于10fs(飞秒)的飞秒激光，超短激光脉冲宽度的测量是超短激光参数测量中最重要的问题。

传统的用于测量激光脉冲宽度的方法是利用光电双光子探测器直接显示脉冲波形，然而现有的光电响应器件的最快响应时间为皮秒量级，无法用于测量飞秒量级的超短激光脉冲信息，这就需要飞秒激光脉冲对自己本身进行扫描，利用光与物质相互作用的非线性效应，将时间测量转化为空间测量，从而得到飞秒激光脉冲的自相关信号。

测量飞秒激光脉冲宽度的基本过程是：待测飞秒激光被分光镜分成两束，其中一束光通过一个延迟器，另一束光则不经过延迟器，然后将上述经过不同路径的两束光重合，再利用倍频晶体的二阶非线性效应或者采用有双光子吸收效应的光电转换介质，将光信号转换成电信号来测量，调整两路径的光程差可以得到二阶相关信号，从而推算出超短脉冲的宽度。二次谐波法只需双光子探测器测出光强的相对平均值，不需要快速响应的双光子探测器，也不需要定标，目前获得的飞秒级光脉冲主要是采用自相关方法测量。

现有技术中有多种用于测量飞秒脉冲时域波形和光谱位相的方法，如频率分辨光学开关法(Frequency-Resolved Optical Gating，FROG)和光谱位相相干直接电场重建法(Spectral Phase Interfere Didrect Electic-Field Reconstruction，SPIDER)等，但频率分辨光学开关法只能测放大的脉冲，而光谱位相相干直接电场重建法不能直接测得其脉冲宽度。

自相关仪由于结构简单，且可实现飞秒量级到皮秒量级的脉冲宽度的测量而得到广泛应用。目前在自相关仪设计领域，申请号为02202596.0的中国实用新型专利提供了一种“双功能小型超短激光脉冲自相关测量仪”，申请号为201010217215.0的中国实用新型专利公开了一种“多功能大量程超短脉冲激光自相关仪”，两者均以迈克尔逊干涉仪为基本框架结构，采用由两片两面平行的分束片构成的分光镜将被测激光脉冲一分为二，调节其中一路光程，使两路光有相应的时间延迟，合并后(共线)或者独自(非共线)经过透镜或者凹面镜聚焦，再通过倍频晶体由双光子探测器接收产生的二次谐波信号并最终转变成电信号输出，或者直接通过具有双光子吸收效应的双光子探测器接收脉冲信号。

由于现有技术中的自相关仪的分光镜由两片两面平行的分束片构成，且均没有提供校准光路，导致其光路结构复杂，光路调节的难度大，且测量时分束片的两表面多次反射后形成的干涉场信号和重合后出射光路的干涉信号完全重合叠加在一起，带来了额外的噪声。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：由于现有技术中的自相关仪的分光镜由两片两面平行的分束片构成，且均没有提供校准光路，而导致其光路结构复杂，光路调节的难度大，且测量时分束片的两表面多次反射后形成的干涉场信号和重合后光路的干涉信号完全重合叠加在一起，带来了额外的噪声。

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种自相关仪，用于测量超短激光脉冲宽度，包括：

用于等高平直入射的被测激光通过以形成入射光路的入射参考小孔；

楔形分光镜，位于所述入射光路上，所述楔形分光镜与入射光路的夹角为45°；

第一直角反射镜，包括第一平面反射镜和第二平面反射镜；所述第一平面反射镜位于所述入射光路经所述楔形分光镜反射后形成的第三光路上，所述第三光路与第一平面反射镜的夹角为45°；所述第二平面反射镜与第一平面反射镜垂直以将所述第三光路原方向返回形成第四光路；

第二直角反射镜，包括第三平面反射镜和第四平面反射镜；所述第三平面反射镜位于所述入射光路经所述楔形分光镜透射后形成的第一光路上，所述第一光路与第三平面反射镜的夹角为45°；所述第四平面反射镜与第三平面反射镜垂直以将所述第一光路原方向返回形成第二光路；所述第二直角反射镜设于可平行于所述第一光路周期往复运动的扫描装置平台上；

抛物面镜，位于所述第二光路经所述楔形分光镜反射后形成的光路上；

探测器，位于所述出射光路经所述抛物面镜聚光后的光路上以采集所述出射光路聚焦后的光信号并将采集到的光信号转换成电信号；

控制装置，分别与所述探测器和扫描装置平台电连接以采集所述探测器生成的电信号并控制所述扫描装置平台的周期往复运动。