[发明专利]一种用于超快激光脉冲时间波形测量的装置和方法

说明书

本发明公开了一种用于超快激光脉冲时间波形测量的装置和方法，属于超快脉冲激光测试技术领域。本发明提出的用于超快激光脉冲时间波形测量的装置和方法，测量装置成本低、结构简单，调节方便，只需旋转非线性晶体，就可实现对任意偏振态的超快激光脉冲的时间波形测量；其次采用晶体光轴沿非线性晶体通光面的非共线Ⅰ类位相匹配方式实现光束的强度三次自相关，可以适应不同非线性晶体的角度匹配要求，提高了装置的紧凑性，并且对超快激光束脉冲时间波形的测量效率高，为超快激光束脉冲测量领域的结构设计提供了技术指导。

技术领域

本发明属于超快脉冲激光测试技术领域，具体涉及一种用于超快激光脉冲时间波形测量的装置和相应的测量方法。

背景技术

目前对于超快激光脉冲时间波形的测量主要采用FROG(Frequency-ResolvedOptical Gating，频率分辨光学开关法)、SPIDER(光谱相位干涉电场重构法)及其变种，这些方法恢复脉冲时间波形的算法繁杂，相比较而言双延迟三阶相关法是一种测量超快激光脉冲时间波形的可靠方法。中国专利文献库公开了名称为《基于三阶相关法的激光脉冲波形测量装置》的实用新型专利(专利号：ZL 2016 2 0734206.1)，该专利采用光束正交旋转结合两次非线性谐波转换的级联技术，实现基于双延迟三阶相关的单次超快激光脉冲波形的测量；中国专利文献库公开的名称为《一种超短激光脉冲测量装置》的实用新型专利(专利号：ZL 2017 2 1273442.9)采用将等比例成像传输的自相关倍频光束与被测基频光束进行和频转换，产生双延迟三阶强度相关信号的方法来获得单发次超快激光脉冲的时间波形。但上述方法仍存在要求被测激光束具有特定的偏振态、无法适应任意偏振态的脉冲波形测量的缺陷。

发明内容

本发明的发明目的在于：为了克服现有的测量技术在超快激光脉冲波形测量中要求被测激光束具有特定的偏振态的不足，本发明提供一种用于超快激光脉冲波形测量的装置和方法，有效适应任意偏振态的脉冲波形测量。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于超快激光脉冲时间波形测量的装置，所述装置在超快激光脉冲平行光束入射方向上设置有分光镜Ⅰ1，用于将激光脉冲分成第一透射光和第一反射光；

在分光镜Ⅰ1的第一反射光路上依次设置有反射镜Ⅰ2、非线性晶体Ⅰ3，分光镜Ⅰ1的第一反射光经反射镜Ⅰ2反射后得到第一基频光束，所述第一基频光束以第一固定角度投射到非线性晶体Ⅰ3；

在分光镜Ⅰ1的第一透射光路上设置分光镜Ⅱ4，分光镜Ⅰ1的第一透射光经分光镜Ⅱ4后再次被分成第二透射光和第二反射光；在分光镜Ⅱ4的第二透射光路上设置有反射镜Ⅱ5、延迟调节器Ⅰ6、反射镜Ⅲ7、非线性晶体Ⅰ3，分光镜Ⅱ4的第二透射光经反射镜Ⅱ5反射后投射到延迟调节器Ⅰ6进行等光程调节，从延迟调节器Ⅰ6出射的光束经反射镜Ⅲ7反射后得到对应的第二基频光束，所述第二基频光束以第二固定角度投射到非线性晶体Ⅰ3；

反射镜Ⅰ2反射的第一基频光束与从反射镜Ⅲ7反射的第二基频光束以所述固定角度同时对称投射到非线性晶体Ⅰ3上，通过非线性晶体Ⅰ3在两个光束的重叠区域内进行倍频转换，产生的二倍频光束沿非线性晶体Ⅰ3表面的法线方向出射；

在分光镜Ⅱ4的第二反射光路上设置有延迟调节器Ⅱ8、导光镜组9、非线性晶体Ⅱ10；分光镜Ⅱ4的第二反射光经延迟调节器Ⅱ8进行等光程调节后投射到导光镜组9进行光路偏转，经过导光镜组9进行光路偏转后的第三基频光束以第三固定角度斜向下投射到非线性晶体Ⅱ10上，沿非线性晶体Ⅰ3表面的法线方向出射的二倍频光束以第四固定角度与从导光镜组9斜向下出射的第三基频光束以第三固定角度同时投射到非线性晶体Ⅱ10上，通过非线性晶体Ⅱ10在两个光束的重叠区域内进行频率转换，产生的三倍频光束沿非线性晶体Ⅱ10表面法线方向出射；