專利名稱：多功能實時光譜位相相干儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多功能實時光譜位相相干儀，用于測量飛秒激光脈沖位相、形狀和寬度的技術(shù)。屬于飛秒激光技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
飛秒(10-15秒)激光脈沖的產(chǎn)生、放大、傳輸、變換和應(yīng)用離不開對脈沖特性刻劃的測量技術(shù)。目前在國外采用的測量脈沖位相的技術(shù)之一就是“光譜位相相干直接電場重構(gòu)法”，稱為“SPIDER”]。典型的SPIDER測量裝置如附圖1所示。其測量原理為待測的脈沖進(jìn)入裝置后首先被分成強(qiáng)弱不同的兩束，其中強(qiáng)的一束進(jìn)入展寬器中展寬為啁啾脈沖，另一束較弱的被一個邁克爾遜干涉儀裝置分為兩個具有時間延遲τ的脈沖對。構(gòu)成脈沖對中的兩個脈沖除了具有時間延遲τ以外沒有任何差別，它們與另外一束的啁啾脈沖，以I類或II相位匹配方式在BBO晶體中進(jìn)行頻率上轉(zhuǎn)換，和頻后的脈沖對被光譜儀記錄下它們之間光譜相干的干涉條紋，再將干涉條紋輸入到計算機(jī)中并用SPIDER的反演算法處理就可以得到入射脈沖的位相。
上述的測量技術(shù)有以下不足(1)采用單通道的光譜儀，通常首先測量出啁啾脈沖與脈沖對的“和頻信號”干涉譜，然后擋掉啁啾脈沖后，再測量出脈沖對本身的“倍頻信號”譜。這樣就不可能真正做到“實時”測量。(2)上述技術(shù)的應(yīng)用過程中，經(jīng)常要與“干涉自相關(guān)儀”測得的脈沖寬度進(jìn)行比較，即經(jīng)常要使用“干涉自相關(guān)儀”這種儀器。(3)通常采用玻璃作為展寬器，該展寬器僅能提供較小且固定的展寬量，使該儀器只能適用較窄的測量范圍]。
參考文獻(xiàn)[1]柴路、高峰、王清月、張志剛，光電子·激光，13(2002)，647[2]P.Baum，S.Lochbrunner et al.，Appl.Phys.B.，74[Suppl.](2002)，219. L.Gallmann，D.H.Sutter et al.，Opt.Lett.，24(1999)，1314. .柴路、何鐵英、楊勝杰、王清月、張志剛，物理學(xué)報，53(2004)，114

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種多功能實時光譜位相相干儀。該相干儀可實時單次測量；測量范圍寬，通用性強(qiáng)。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，包括光纖光譜儀、干涉自相關(guān)儀及展寬器構(gòu)成的多功能實時光譜位相相干儀，其特征在于，光纖光譜儀采用雙通道的光纖光譜儀；將原有邁克爾遜型時間延遲線結(jié)構(gòu)中的一個固定臂的中空角體反射鏡設(shè)在壓電晶體或者揚聲器上構(gòu)成振動臂，并在時間延遲線的輸出端加入雙光子二極管接收器，構(gòu)成干涉自相關(guān)儀，形成干涉自相關(guān)儀與光譜位相干涉儀集成一體化；展寬器采用可調(diào)諧光柵展寬器。
本發(fā)明的優(yōu)點在于該設(shè)計具有多功能性，干涉自相關(guān)儀和光譜位相干涉儀一體化，既可測量脈沖相位又可測量脈沖寬度；可實時單次測量；測量范圍寬，通用性強(qiáng)。


圖1是現(xiàn)有的SPIDER結(jié)構(gòu)框圖。
圖中1為邁克爾遜干涉儀型時間延遲線，2為玻璃塊展寬器，3為單通道光纖光譜儀。
圖2是本發(fā)明多功能實時光譜位相干涉儀裝置結(jié)構(gòu)框圖。
圖中4為干涉自相關(guān)器，5為分束鏡，6為光柵展寬器，7為BBO晶體，8為雙通道光纖光譜儀。
具體實施例方式
本發(fā)明的多功能實時光譜位相相干儀的結(jié)構(gòu)如附圖2所示，主要由光柵展寬器、干涉自相關(guān)儀(時間延遲線)、BBO晶體(和頻)和雙通道光纖光譜儀構(gòu)成。
實現(xiàn)測量飛秒激光脈沖位相、形狀和寬度的過程如下待測脈沖首先經(jīng)分束鏡5分為強(qiáng)弱兩路，強(qiáng)的一路經(jīng)過光柵展寬器6展寬成啁啾脈沖；弱的一路經(jīng)過邁克爾遜型時間延遲線4形成脈沖對；脈沖對與啁啾脈沖同時進(jìn)入BBO晶體7進(jìn)行和頻；采用雙通道光纖光譜儀同時測量出“和頻信號”和“倍頻信號”的干涉譜。展寬器采用可調(diào)諧光柵展寬器取代玻璃塊展寬器。光柵展寬器由光柵、角鏡、平面鏡構(gòu)成。調(diào)節(jié)光柵與角鏡之間的距離就改變了展寬量。將原有邁克爾遜干涉儀型時間延遲線結(jié)構(gòu)中的一個固定臂(每個中空角體反射鏡構(gòu)成延遲線的一個臂)設(shè)計成“振動臂”。方法是將該臂的中空角體反射鏡安裝在壓電晶體或者揚聲器上，當(dāng)給壓電晶體或者揚聲器加上周期電信號后，中空角體反射鏡沿軸向往返移動，就實現(xiàn)了“振鏡結(jié)構(gòu)”。在邁克爾遜干涉儀型時間延遲線結(jié)構(gòu)的輸出位置，引入“雙光子二極管”作為接收器，該接收器裝在移動平臺上。當(dāng)接收器移入光路時，就與帶有“振動臂”的邁克爾遜干涉儀型延遲線構(gòu)成了“干涉自相關(guān)儀”，可以進(jìn)行脈寬的測量。當(dāng)接收器移出光路時，仍為邁克爾遜干涉儀型延遲線。用雙通道光纖光譜儀同時測量展寬的啁啾脈沖與脈沖對經(jīng)BBO和頻的干涉譜，以及脈沖對自倍頻的干涉譜。雙通道光纖光譜儀主要由光纖頭、光柵、CCD構(gòu)成。用兩個光纖頭分別接收兩路信號，兩條光纖上下排列，兩路信號同時入射到同一光柵的上下位置(或者兩塊不同的光柵)進(jìn)行光譜展開，然后用二維CCD同時對兩路信號的光譜采樣，并進(jìn)入計算機(jī)進(jìn)行圖像和數(shù)據(jù)處理。
權(quán)利要求
1.一種多功能實時光譜位相相干儀，包括光纖光譜儀、干涉自相關(guān)儀及展寬器構(gòu)成，其特征在于，光纖光譜儀采用雙通道的光纖光譜儀；將原有邁克爾遜型時間延遲線結(jié)構(gòu)中的一個固定臂的中空角體反射鏡設(shè)在壓電晶體或者揚聲器上構(gòu)成振動臂，并在時間延遲線的輸出端加入雙光子二極管接收器，構(gòu)成干涉自相關(guān)儀，形成干涉自相關(guān)儀與光譜位相干涉儀集成一體化；展寬器采用可調(diào)諧光柵展寬器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功能實時光譜位相相干儀，用于測量飛秒激光脈沖位相、形狀和寬度的技術(shù)，屬于飛秒激光技術(shù)領(lǐng)域。該相干儀包括光纖光譜儀、干涉自相關(guān)儀及展寬器構(gòu)成的，其特征在于，光纖光譜儀采用雙通道的光纖光譜儀；將原有邁克爾遜型時間延遲線結(jié)構(gòu)中的一個固定臂的中空角體反射鏡設(shè)在壓電晶體或者揚聲器上構(gòu)成振動臂，并在時間延遲線的輸出端加入雙光子二極管接收器，構(gòu)成干涉自相關(guān)儀，形成干涉自相關(guān)儀與光譜位相干涉儀集成一體化；展寬器采用可調(diào)諧光柵展寬器。本發(fā)明的優(yōu)點在于，該相干儀具有干涉自相關(guān)儀和光譜位相干涉儀兩種功能，可實時單次測量，測量范圍寬，通用性強(qiáng)。
文檔編號G01J11/00GK1587934SQ20041007198
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月20日
發(fā)明者柴路, 張志剛, 王清月, 何鐵英, 高峰 申請人:天津大學(xué)