[发明专利]一种多窗口脉冲测量装置及方法

权利要求书

1.一种多窗口脉冲测量装置，其特征在于：

包括产生基频激光脉冲的激光器(1)、设置在激光器(1)出射光路上的分束镜(2)、设置在分束镜(2)透射光路上的阶梯延时单元、设置在分束镜(2)反射光路上的倍频单元、设置在阶梯延时单元和倍频单元出射光路交叉处的和频晶体(7)、设置在和频晶体(7)出射光路上的滤波衰减单元以及设置在滤波衰减单元出射光路上的接收及处理单元；

所述阶梯延时单元包括沿光路依次设置的阶梯反射组件(4)、第一平凹柱面反射镜阵列(5)和半波片(6)；所述阶梯反射组件(4)包括两个多级阶梯反射镜(41)，所述两个多级阶梯反射镜(41)的反射端面(411)一一对应且呈夹角设置，其光路入射角相等；所述第一平凹柱面反射镜阵列(5)的柱状反射面(51)与多级阶梯反射镜(41)的反射端面(411)数量一致；

所述倍频单元包括沿光路依次设置的倍频晶体(8)、第二平凹柱面反射镜阵列(9)和第一滤波片(10)；所述第二平凹柱面反射镜阵列(9)的柱状反射面与多级阶梯反射镜(41)的反射端面(411)数量一致；

所述滤波衰减单元包括沿光路依次设置的狭缝(11)、衰减片(12)、中继镜(14)和偏振分光棱镜(16)；

所述接收及处理单元包括沿光路依次设置的第二滤波片(17)、CCD(18)，以及与CCD(18)连接的计算机(19)。

2.根据权利要求1所述的多窗口脉冲测量装置，其特征在于：

所述多级阶梯反射镜(41)的多个反射端面(411)反射率不同。

3.根据权利要求2所述的多窗口脉冲测量装置，其特征在于：

所述和频晶体(7)与CCD(18)关于中继镜(14)共轭。

4.根据权利要求1至3任一所述的多窗口脉冲测量装置，其特征在于：

所述阶梯延时单元还包括设置在分束镜(2)和阶梯反射组件(4)之间用于改变光路方向的第一反射镜(3)；

所述滤波衰减单元还包括设置在衰减片(12)和中继镜(14)之间用于改变光路方向的第二反射镜(13)，以及设置在中继镜(14)和偏振分光棱镜(16)之间用于改变光路方向的第三反射镜(15)。

5.根据权利要求4所述的多窗口脉冲测量装置，其特征在于：

所述两个多级阶梯反射镜(41)的光路入射角均为45°。

6.根据权利要求5所述的多窗口脉冲测量装置，其特征在于：

所述多级阶梯反射镜(41)包括三级阶梯。

7.一种多窗口脉冲测量方法，采用权利要求1所述的装置，其特征在于，包括以下步骤：

1)使激光器(1)产生的基频激光脉冲经分束镜(2)分束为透射基频光和反射基频光；

2)透射基频光通过阶梯反射组件(4)的多个反射端面(411)分割为多束具有不同延时的基频脉冲，再经第一平凹柱面反射镜阵列(5)汇聚调整后，通过半波片(6)调节偏振态；同时，反射基频光经倍频晶体(8)相位匹配产生二次谐波脉冲，再经第二平凹柱面反射镜阵列(9)分割汇聚后，通过第一滤波片(10)滤波；

3)通过半波片(6)的多束具有不同延时的基频脉冲与通过第一滤波片(10)的多束二次谐波脉冲交叉入射到和频晶体(7)中，经和频晶体(7)相位匹配产生延时随空间位置变化的三次谐波脉冲，所述三次谐波脉冲包括多个待测窗口；

4)三次谐波脉冲经狭缝(11)滤波后，通过衰减片(12)按比例降低脉冲信噪比，再依次通过中继镜(14)、偏振分光棱镜(16)滤波；

5)通过偏振分光棱镜(16)的三次谐波脉冲经第二滤波片(17)滤波后，由CCD(18)接收并记录，得到多个窗口的脉冲数据；通过计算机(19)将多个窗口的脉冲数据中强度相关数据进行拼接合成及处理，得到所测量的脉冲波形。

8.根据权利要求7所述的多窗口脉冲测量方法，其特征在于：

步骤5)中，相邻两个所述窗口之间的时间间隔为T，所述窗口大小Г大于T；

通过调节阶梯反射镜(41)的台阶宽度，调节窗口之间的时间间隔T。

9.根据权利要求7或8所述的多窗口脉冲测量方法，其特征在于：

步骤2)中，所述相位匹配为第一类相位匹配；

步骤3)中，所述相位匹配为第一类相位匹配。