[发明专利]一种双色超短脉冲激光延时测量方法及装置

说明书

本发明提供了一种双色超短脉冲激光延时测量方法及装置，用于解决现有的双色超短脉冲激光延时测量方法无法获得脉冲间零延时位置导致无法精准实现脉冲延时的测量、标定及锁定的技术问题。本发明的测量方法为：对平行入射的第一超短脉冲激光和第二超短脉冲激光进行光谱调制；将光谱调制后的第一超短脉冲激光和第二超短脉冲激光聚焦入射至非线性晶体，通过非线性晶体产生一束测量光；对产生的测量光准直后进行探测，获得测量光光斑两侧包络的强度差以及测量光光斑两侧包络的强度差随延时变化的曲线图；通过探测测量光光斑两侧包络的强度差，反演获得第一超短脉冲激光和第二超短脉冲激光的零延时位置以及相对延时信息。

技术领域

本发明涉及超短脉冲激光，尤其涉及一种双色超短脉冲激光延时测量方法及装置。

背景技术

随着超强超快激光技术的发展，利用多束多色超短脉冲激光相干合成周期量级的飞秒脉冲激光为强场物理、化学、信息科学以及生物医学等学科提供了全新的技术研究手段。在激光相干合成时，如何对多束、不同光谱成分的脉冲进行延时测量和标定是一个十分重要且具有挑战性的研究内容。

对于双色超短脉冲激光的延时测量，通常使用平衡光学互相关法(BOC)进行测量，这种方案在国际上得到了很好的验证。但是在进行激光相干合成时，需要同时测量和锁定双色超短脉冲激光的载波包络相位(CEP)和脉冲延时，载波包络相位使用拍频(f-to-2f)技术进行测量和锁定，而脉冲延时需要先对零延时位置进行测量和标定，然后对其中一个延时进行锁定。上述延时测量方案由于受到测量原理的限制，待测双色脉冲间存在固定的延时差，无法获得脉冲间零延时位置，因此无法精准地实现脉冲延时的测量、标定和锁定。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的双色超短脉冲激光延时测量方法无法获得脉冲间零延时位置导致无法精准实现脉冲延时的测量、标定及锁定的技术问题，而提供一种双色超短脉冲激光延时测量方法及装置。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：

一种双色超短脉冲激光延时测量方法，所述双色超短脉冲激光包括平行入射的第一超短脉冲激光和第二超短脉冲激光，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1】对第一超短脉冲激光和第二超短脉冲激光进行光谱调制；

2】将光谱调制后的第一超短脉冲激光和第二超短脉冲激光聚焦入射至非线性晶体，通过非线性晶体产生一束测量光；

3】对产生的测量光准直后进行探测，获得测量光光斑两侧包络的强度差；

4】调节第一超短脉冲激光和第二超短脉冲激光的延时线，每隔1fs采集探测光斑两侧包络的强度差，获得测量光光斑两侧包络的强度差随延时变化的曲线图；

5】通过探测光斑两侧包络的强度差，结合步骤4获得的测量光光斑两侧包络的强度差随延时变化的曲线图，反演获得第一超短脉冲激光和第二超短脉冲激光之间的延时信息，所述延时信息包括零延时位置以及相对延时信息。

进一步地，步骤1中，第一超短脉冲激光和第二超短脉冲激光通过同一块光谱调制片进行光谱调制，用于避免引入测量误差。

进一步地，步骤2中，所述非线性晶体为同时具备二阶与三阶非线性的晶体。

进一步地，步骤2中，通过非线性晶体产生一束测量光具体为：

调整第一超短脉冲激光和第二超短脉冲激光的延时线，使其通过非线性晶体产生一束合频测量光或者一束差频测量光。

为了实现上述一种双色超短脉冲激光延时测量方法，本发明还提供了一种双色超短脉冲激光延时测量装置，其特殊之处在于，包括沿平行入射的第一超短脉冲激光和第二超短脉冲激光的光路依次设置的反射镜、光谱调制片、第一聚焦镜、非线性晶体、第二聚焦镜、小孔光阑以及探测器；