[发明专利]准近场皮秒脉宽诊断仪

说明书

技术领域

本发明涉及激光参数诊断，特别是一种皮秒脉冲宽度诊断仪。

背景技术

R.A.Ganeev在1995年提出了自相关方法实现超短脉冲时间波形测量的原始方案（参见Optics Communications，Vol.114，1995，432～434）。M.Raghuramaiah在2001年完善了自相关方法测量超短脉冲时间波形的理论分析方法（参见SADHANA-ACADEMY PROCEEDINGS IN ENGINEERING SCIENCES，Vol.26，2001，603～611）。张福领在2010年提出了基于光栅产生脉冲前沿倾斜的方法，有效提高了自相关方法的测量范围。（参见Chinese Optics Letters，Vol.8，2010,1053～1056）。

基于以上研究基础，美国相干公司(Coherent Inc.)的研制了商用的皮秒脉宽测量仪SSA-P。该测量仪的也仅仅具有脉宽测量功能，并且由于在自相关过程的一个光学臂上采用了光栅结构，对啁啾脉冲产生强烈的发散效应，无法实现啁啾脉冲的准确测量。

自相关原理测量超短脉冲的脉宽过程中，被测脉冲的空间分布均匀性是一项重要的前置要素。在小型激光装置上，该影响因素往往被忽略。但是在大型皮秒拍瓦激光系统中，该影响因素是必须要考虑的。因为，大型皮秒拍瓦激光系统，经过了钕玻璃放大链的助推放大之后，光束直径达到了φ310mm，能量达到1700J。如此大口径、高能量的激光束，由于泵浦不均匀、B积分效应等因素，其横截面上的光强分布，简称“近场”或“近场分布”，是不均匀的，甚至有很多缺陷。这将严重影响脉宽测量结果的准确性。但是目前的已有技术方案中，无论是科技论文，还是商业仪器，都无法判断大型皮秒拍瓦激光系统中的脉宽变化，是由于压缩器的调节作用，还是由于被测光束的近场均匀性出现了变化。

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种准近场皮秒脉宽诊断仪，该诊断仪不仅消除了啁啾脉宽的光谱发散效应，实现了脉冲宽度的精密测量，而且具备了准近场分析功能，能够判断大型皮秒拍瓦激光系统，特别是高能短脉冲的脉宽测量过程中的故障原因，提高测量结果的可靠性和准确性。

本发明的技术解决方案是：

一种准近场皮秒脉宽诊断仪，特点在于其构成包括第一可变光阑、第二可变光阑、第三可变光阑、分光镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、自相关非线性晶体、柱面镜和二维光电探测器，上述元部件的位置关系如下：

沿被测的皮秒脉冲方向依次是第一可变光阑和分光镜，该分光镜将所述的被测的皮秒脉冲分为透射光和反射光，在所述的透射光方向依次是所述的第二可变光阑、第一反射镜、第三可变光阑和自相关非线性晶体，在所述的反射光方向依次是所述的第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和自相关非线性晶体，在所述的自相关非线性晶体输出的自相关信号方向依次是所述的第五反射镜、柱面镜和二维光电探测器件。

所述的分光镜为反射率R=50±10%的镀膜反射镜或偏振分光棱镜。

所述的自相关非线性晶体为BBO、LBO、KDP晶体。

所述的二维光电探测器件为科学级CCD、普通CCD、CMOS摄像头。

在所述的第一可变光阑和分光镜之间设有第一耦合反射镜、第二耦合反射镜。

本发明的技术效果如下：

本发明准近场皮秒脉宽诊断仪的特点是：采用大口径的自相关过程，得到与时间、空间位置相关的二维分布自相关信号，并且通过柱面镜成像，将该自相关信号准确成像到二维光电探测器件（CCD）上。其中，时间轴位于水平面内，柱面镜的曲面方向也位于水平面内，确保时间轴上脉宽数据的准确性、可靠性；空间轴位于竖直面内，柱面镜在该方向上没有曲率，避免了单透镜成像过程中的物象颠倒现象，确保测量数据的直观性。该准近场皮秒脉宽诊断仪不仅实现了脉冲宽度的精密测量，而且具备了准近场分析功能，能够判断大型皮秒拍瓦激光系统，特别是高能短脉冲的脉宽测量过程中的故障原因，提高测量结果的可靠性和准确性。

本发明在大型皮秒拍瓦激光系统，特别是高能短脉冲的脉宽测量过程中，当压缩光栅保持不变，且脉宽测量数据不稳定时，普通自相关仪无法判断不稳定性来源，但是该皮秒脉宽诊断仪能够发现被测脉冲的近场分布变化情况，给出故障原因分析,提供有效的解决方案。

附图说明

图1是本发明准近场皮秒脉宽诊断仪实施例1的结构简图；

图2是本发明准近场皮秒脉宽诊断仪实施例2的结构简图；