專利名稱：激光脈沖對比度測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種關(guān)于激光脈沖對比度的測量儀，主要適用于激光脈沖對比度參數(shù)的測量。
激光脈沖的對比度是高功率激光系統(tǒng)的一個重要參數(shù)，它的大小對于物理實驗的可靠性和準(zhǔn)確性具有非常重要的意義。G.ALBRECHT等人在文章“Nd3+:YAG主被動鎖模脈沖的時間形狀分析”(“TEMPORAL SHAPE ANALYSIS OF Nd3+:YAG ACTIVEPASSIVE MODE-LOCKED PULSES”)(光學(xué)通訊，40卷，第一期，1981年，59-62頁)(Optics Communication)中，提出一種結(jié)構(gòu)是將一激光束經(jīng)過倍頻晶體倍頻后，進(jìn)行分束和光學(xué)延遲，然后經(jīng)過一聚焦透鏡22會聚于一三次諧波晶體13中，如圖2所示，利用所產(chǎn)生的三次諧波信號的強(qiáng)度，來推測出激光脈沖對比度的大小。在這種結(jié)構(gòu)中，最困難的就是三次諧波信號的調(diào)整，因為若要產(chǎn)生三次諧波信號，入射于三次諧波晶體13中的兩束光必需滿足三個條件1．在晶體中兩束光在空間上必須完全重合；2．兩束光的夾角必需滿足產(chǎn)生三次諧波的相位匹配條件；3．在晶體中兩束光存時間延遲上必需重合。通常情況下，入射光經(jīng)過透鏡后，在三次諧波晶體中的聚焦光斑的大小為微米量級；當(dāng)入射光為飛秒脈沖激光時，等光程對光延遲的要求也在微米量級，因此，現(xiàn)有技術(shù)中利用單透鏡作為聚焦元件的光路，若要同時滿足這三個條件，即使對于經(jīng)驗豐富的專業(yè)技術(shù)人員來說，也不是一件容易的事，需要花大量的時間進(jìn)行調(diào)整，而且，測量精度也將受到影響。
本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)光路在調(diào)整中的困難，提供一種新的光路調(diào)整結(jié)構(gòu)，以簡化儀器的調(diào)整過程，保證測量精度，達(dá)到方便這種技術(shù)的應(yīng)用和推廣的目的。
本發(fā)明的激光脈沖對比度測量儀，包括在一塊底板20上，沿著入射光束Gr前進(jìn)的方向，依次固定有小孔光闌1，反射鏡2，倍頻晶體3，小孔光闌4，反射鏡5，反射鏡6，對基頻光束具有高透過率而對倍頻光束具有高反射率的透反膜板7，光束經(jīng)透反膜板7后被分成兩束，一束為透過透反膜板7的透射光束Gt(基頻光束)，另一束為被透反膜板7反射的反射光束Gf(倍頻光束)，沿著透射光束Gt前進(jìn)的方向上，在底板20上依次固定有用以提供時間延遲的直角反射鏡8，反射鏡9，短焦距透鏡12，由短焦距透鏡12將透射光束Gt會聚于能夠產(chǎn)生三次諧波的諧波晶體13上；沿著透反膜板7反射的反射光束Gf前進(jìn)的方向上，在底板20上依次固定有能夠濾去基頻光束的濾光片21，反射鏡10，長焦距透鏡11，由長焦距透鏡11將反射光束Gf也會聚于諧波晶體13上；沿著諧波晶體13產(chǎn)生的三次諧波光束Gs的傳輸方向上，依次固定在底板20上，有對三次諧波光束Gs具有高反射率的反射鏡14,15,17，有能夠濾去基頻光束和二倍頻光束的濾波片18，最后是探測元件19；在反射鏡15與17之間，置有用以提供測量所需動態(tài)范圍的一組定標(biāo)衰減片16。
本發(fā)明運(yùn)用了兩個聚焦透鏡11,12對入射于三次諧波晶體13上的光束分別進(jìn)行聚焦。如圖3所示所選用的是焦距長短不同的兩個透鏡11,12，兩透鏡擺放的位置滿足以下條件，當(dāng)兩束光分別通過兩透鏡的中心入射于諧波晶體13中時，兩光束的夾角滿足晶體的相位匹配的要求。開始調(diào)整時，利用長焦距透鏡11在諧波晶體13上產(chǎn)生一個焦點，短焦距透鏡12的焦點稍微偏離諧波晶體13，則光束經(jīng)短焦距透鏡會聚后，在晶體13上產(chǎn)生一個較大的光斑，從而保證兩束光在晶體13中完全重合，至此，上面所講的三個條件中，已經(jīng)有兩個得到了滿足，只須調(diào)整光路的延遲機(jī)構(gòu)以達(dá)到等光程，這一點通常情況下是容易實現(xiàn)的。在等光程調(diào)好以后，再對短焦距透鏡12進(jìn)行調(diào)整，最終使其焦點移到晶體13中，使信號光強(qiáng)達(dá)到最大。這種調(diào)整過程，實際是將所需的三個條件分別開來，利用三個步驟來完成，簡化了調(diào)整的過程。
上面所述的倍頻晶體3是LBO晶體，或者是BBO晶體，或者是KDP晶體；三次諧波晶體13是BBO晶體，或者是LBO晶體，或者是KDP晶體；探測元件19是光電倍增管。
上面所說的長焦距透鏡11的焦距fc大于短焦距透鏡的焦距fd。
本發(fā)明最大的優(yōu)點是調(diào)整簡單，使用方便，能夠確保精確地測量。在已有技術(shù)中的單透鏡聚焦光路測量激光脈沖對比度的過程中，因為要同時滿足三個條件，沒有什么規(guī)律可循，只能憑經(jīng)驗和運(yùn)氣，調(diào)整起來非常困難，對于經(jīng)驗豐富的專業(yè)技術(shù)人員，一般需要半天的時間才能調(diào)好一個測量光路，而對于一般人員來說，則是可望而不可及的，經(jīng)常會出現(xiàn)遇到困難無從下手的情況，這種調(diào)整上的困難，阻礙了這種測量技術(shù)的應(yīng)用，使其只能局限于某些實驗室中，無法得以推廣。利用本發(fā)明的雙透鏡聚焦結(jié)構(gòu)，因為有規(guī)律可循，對調(diào)整的精確度要求也不高，所以調(diào)整起來非常方便，通常在半個小時之內(nèi)即可調(diào)好光路，進(jìn)行測試；而且，能夠保證測量的精確度，分辨率大于106。


圖1為本發(fā)明激光脈沖對比度測量儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為已有技術(shù)的單透鏡聚焦光路示意圖。
圖3為本發(fā)明激光對比度測量儀的雙透鏡聚焦光路示意圖。
圖4為本發(fā)明實施例中測得的強(qiáng)激光脈沖的時間和強(qiáng)度分布曲線圖。
實施例
應(yīng)用如圖1所示的測量儀的結(jié)構(gòu)。入射光束Gt的波長λ0=800nm,小孔光闌1,4用以對入射光束Gt進(jìn)行準(zhǔn)直；其中反射鏡2,5,6,9,10為鍍有銀膜的反射鏡，反射鏡14,15,17的反射(反射率大于98％)表面鍍有對三次諧波的波長λ3=267nm的高反射率的膜層。倍頻晶體3取LBO晶體，厚度為0.1mm；透反膜板7為鍍有對基頻光束高透過(透過率大于70％)，對倍頻光束高反射(反射率大于70％)的膜層的石英平板，透反膜板厚度為0.5mm；直角反射鏡8的反射面鍍有銀膜，長焦距透鏡11的焦距fc=150mm，短焦距透鏡12的焦距fd=50mm，用以產(chǎn)生三次諧波光束的諧波晶體13采用BBO晶體，厚度為0.5mm；探測元件19采用光電倍增管(PMT)，濾光片21為作為基片的石英平板上鍍有能夠濾去基頻光束的膜層，濾光片18為作為基片的石英平板上鍍有能夠濾去基頻光束及二倍頻光束的膜層。
所測量的激光脈沖來自一套飛秒臺式鈦寶石激光放大裝置，該裝置輸出峰值功率為2×1012瓦，脈沖寬度為50飛秒的超短強(qiáng)激光脈沖。圖4為測量結(jié)果，其中橫坐標(biāo)為基頻光束相對于倍頻光束的時間延遲，通過調(diào)整直角反射鏡8得到；縱坐標(biāo)為歸一化的光信號強(qiáng)度I/Im的相對值，I是探測元件19接收到的三次諧波信號的強(qiáng)度，Im為最大光信號強(qiáng)度。從圖4中可以看出，本發(fā)明的測量儀測量激光脈沖對比度的分辨率人于106。
權(quán)利要求
1．一種激光脈沖對比度測量儀，包括在一底板(20)上，沿著入射光束Gr前進(jìn)的方向上，依次固定有小孔光闌(1)，反射鏡(2)，倍頻晶體(3)，小孔光闌(4)，反射鏡(5)，反射鏡(6)，透反膜板(7)，入射光束Gr經(jīng)過透反膜板(7)后分成兩束光，一束是透射光束Gt另一束是反射光束Gf，透射光束Gt經(jīng)過時間延遲的直角反射鏡(8)與反射光束Gf同時會聚于諧波晶體(13)上，其特征在于沿著經(jīng)過直角反射鏡(8)后透射光束Gt前進(jìn)的力向上、在底板(20)上依次固定有反射鏡(9)，短焦距透鏡(12)，由短焦距透鏡(12)將透射光束Gt會聚于諧波晶體(13)上；沿著透反膜板(7)反射的反射光束Gf前進(jìn)的方向上，在底板(20)上依次固定有濾光片(21)，反射鏡(10)，長焦距透鏡(11)，由長焦距透鏡(11)將反射光束Gf也會聚于諧波晶體(13)上；沿著諧波晶體(13)產(chǎn)生的三次諧波光束Gs前進(jìn)的方向上、在底板(20)上依次固定有反射鏡(14),(15),(17)，濾波片(18)至探測元件(19)；在反射鏡(15)與(17)之間，置有一組定標(biāo)衰減片(16)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的一種對比度測量儀，其特征在于倍頻晶體(3)是LBO晶體，或者是BBO晶體，或者是KDP晶體。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的一種對比度測量儀，其特征在于諧波晶體(13)是BBO晶體，或者是LBO晶體，或者是KDP晶體。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的一種對比度測量儀，其特征在于長焦距透鏡(11)的焦距fc大于短焦距透鏡的焦距fd。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的一種對比度測量儀，其特征在于透反膜板(7)是在一基片上鍍有對基頻光束有透過率大于70％，而對倍頻光束有反射率大于70％的膜層。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的一種對比度測量儀，其特征在于濾光片(21)是在一基片上鍍有濾去基頻光束的膜層。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的一種對比度測量儀，其特征在于濾光片(18)是在一基片上鍍有濾去基頻光束和二倍頻光束的膜層。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的一種對比度測量儀，其特征在于反射鏡(14),(15),(17)上在反射表面上鍍有對三次諧波光束具有高反射率(反射率大于98％)的膜層。
全文摘要
一種激光脈沖對比度測量儀,主要適用于激光脈沖對比度的測量。它包括在一底板上沿光束前進(jìn)方向上,依次固定有小孔光闌,反射鏡,倍頻晶體,透反膜板;光束經(jīng)透反膜板后分成透射光束G
文檔編號H01S3/105GK1213198SQ97106628
公開日1999年4月7日 申請日期1997年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月26日
發(fā)明者王益民, 徐至展, 張正泉 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所