專利名稱：一種飛秒激光脈沖啁啾特性的檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光脈沖檢測(cè)裝置，特別是檢測(cè)飛秒激光脈沖的啁啾特性的裝置。
背景技術(shù)：
飛秒激光脈沖在介質(zhì)的傳播過(guò)程中，不可避免地引起飛秒脈沖的前、后沿光波電場(chǎng)相位的瞬態(tài)變化一產(chǎn)生啁啾。啁啾不僅有大小，而且有正、負(fù)特性。正確了解、認(rèn)識(shí)、利用啁啾的特性，是研究超短脈沖激光技術(shù)以及研制超短脈沖激光器的重要技術(shù)要素。
然而，啁啾特性的檢測(cè)方法目前尚處于研究和探索中，也沒(méi)有直觀的觀察啁啾現(xiàn)象的檢測(cè)設(shè)備或儀器。因此，在超短脈沖激光技術(shù)的研究中，都只是通過(guò)監(jiān)視最終效果的綜合評(píng)估方法，間接地“檢測(cè)”啁啾特性。由此得到的結(jié)果只能是定性的、模糊的，達(dá)不到定量準(zhǔn)確的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種飛秒激光脈沖啁啾特性的檢測(cè)裝置，該裝置應(yīng)能有效地檢測(cè)飛秒脈沖的啁啾特性，具有測(cè)試精度高、測(cè)試結(jié)果形象直觀、裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及易于推廣使用的特點(diǎn)。
本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案由兩個(gè)直線腔相交成十字形結(jié)構(gòu)的密閉的光射線管水平安裝在機(jī)座上，該光射線管的其中一個(gè)直線腔的兩端分別是射線入口和使一全反射動(dòng)鏡移動(dòng)的位移機(jī)構(gòu)，所述的位移機(jī)構(gòu)包括固定在機(jī)座上的步進(jìn)電機(jī)、安裝于機(jī)座導(dǎo)軌上的調(diào)節(jié)板和帶動(dòng)該調(diào)節(jié)板移動(dòng)的絲杠機(jī)構(gòu)，全反射動(dòng)鏡裝于該調(diào)節(jié)板上，該光射線管的另外一個(gè)直線腔的兩端分別是全反射鏡和射線出口，兩個(gè)直線腔的相交處裝有與直線腔軸線成45度角的半反半透射鏡，射線出口外邊依次裝有ADP倍頻晶體、濾光片和光電接受器，該裝置上還裝有A/D變換器和電腦，光射線管內(nèi)還裝有位移傳感器。
所述的光射線管是內(nèi)腔涂黑的金屬管。
所述的機(jī)座是鋼軌。
本實(shí)用新型能夠完整精確地測(cè)得飛秒激光脈沖所含啁啾的大小和正負(fù)，可以達(dá)到定量分析的效果，而且通過(guò)圖象表達(dá)的測(cè)試結(jié)果形象直觀、易于為人理解；所設(shè)計(jì)的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造相對(duì)容易，易于在測(cè)量單位推廣使用。


圖1是本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是由圖1的A-A向剖視并逆時(shí)針轉(zhuǎn)90度后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思路是基于對(duì)啁啾的如下研究認(rèn)識(shí)檢測(cè)啁啾，就是檢測(cè)光波電場(chǎng)中的相位受到調(diào)制而引起的相位的變化情況。而包含光波頻率與相位信息的“頻率分辨自相關(guān)干涉二次諧波包絡(luò)”的波形，其面積大小與形狀與啁啾密切相關(guān)。如果能夠完整再現(xiàn)“頻率分辨自相關(guān)干涉二次諧波包絡(luò)”的完整波形，再通過(guò)計(jì)算機(jī)的輔助，就可以直接得到飛秒激光脈沖的啁啾特性數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型根據(jù)上述認(rèn)識(shí)確定了該檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)如圖所示由兩個(gè)直線腔相交成十字形結(jié)構(gòu)的密閉的光射線管12水平安裝在機(jī)座13上。該機(jī)座以及固定機(jī)座的平臺(tái)應(yīng)具有避震功能，以保證該裝置的測(cè)試精密度，具體實(shí)施采用常規(guī)的防震、避震措施即可。圖中所示的是一較為簡(jiǎn)單的機(jī)座鋼軌(鋼軌可以是一段，也可以焊接成十字形)定位在平臺(tái)上；鋼軌上固定的托架13-1，將光射線管托抬并定位在水平位置。機(jī)座及托架13-1具有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(常規(guī)機(jī)構(gòu))，以保證光射線管的水平位置。該光射線管的其中一個(gè)直線腔的兩端分別是射線入口12-1和全反射動(dòng)鏡4，該鏡裝在位移機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)板上并正向?qū)?zhǔn)射線入口。調(diào)節(jié)板上設(shè)有調(diào)節(jié)全反射動(dòng)鏡三維角度的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(也是常規(guī)機(jī)構(gòu))，可保證測(cè)試時(shí)全反射動(dòng)鏡4的鏡面與射線入口進(jìn)入的被測(cè)光脈沖垂直。所述的位移機(jī)構(gòu)包括安裝于機(jī)座導(dǎo)軌上的調(diào)節(jié)板、帶動(dòng)該調(diào)節(jié)板滑移的絲杠機(jī)構(gòu)6以及固定安裝在機(jī)座上并驅(qū)動(dòng)絲杠機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)5，整個(gè)機(jī)構(gòu)具有較高的精密度要求。為使全反射動(dòng)鏡在調(diào)節(jié)板滑動(dòng)位移時(shí)保持正確的反射角度，所述的導(dǎo)軌需保持與光射線管軸線的平行(嚴(yán)格講是與被測(cè)光脈沖傳播方向平行)。該光射線管的另外一個(gè)直線腔的兩端分別是全反射鏡1和射線出口12-2。兩個(gè)直線腔的相交處裝有半反半透射鏡2，該鏡與直線腔軸線構(gòu)成45度的角度。射線出口的外邊依次裝有ADP倍頻晶體7、濾光片8和光電接受器9。該裝置上還裝有A/D變換器(模/數(shù)變換器)10和電腦11。光信號(hào)通過(guò)A/D變換器后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送入電腦處理，而后可將測(cè)量結(jié)果打印或顯示屏顯示出來(lái)。此外，光射線管內(nèi)還裝有監(jiān)測(cè)全反射動(dòng)鏡位移的位移傳感器3，所測(cè)信號(hào)送電腦處理；步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)所需的電脈沖的產(chǎn)生由電腦實(shí)施精確控制。電腦所用軟件可按需要另行編制。圖中的雙點(diǎn)劃線代表各部件間的信號(hào)通道。
為保證兩束光的相對(duì)延遲遠(yuǎn)小于被測(cè)激光脈沖的周期，所述的由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、絲杠機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的調(diào)節(jié)板的每一步的“步長(zhǎng)”位移需充分地微小，最好達(dá)到被測(cè)激光脈沖波長(zhǎng)的十分之一。例如，步進(jìn)電機(jī)步距角為1.5度/步；絲杠機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈(360度)，調(diào)節(jié)板帶動(dòng)全反射動(dòng)鏡前進(jìn)(或后退)0.01毫米。因此在一個(gè)電脈沖驅(qū)動(dòng)下，電機(jī)轉(zhuǎn)進(jìn)一步，滑板帶動(dòng)全反射動(dòng)鏡前進(jìn)(或后退)0.042微米，在空氣中相當(dāng)于約合0.28飛秒的光學(xué)延遲量。
為保證反射光波波面的平整，所述的全反射鏡、半反射鏡的鏡面平整度最好能達(dá)到被測(cè)激光脈沖波長(zhǎng)的五十分之一以上，從而達(dá)到滿足光學(xué)混頻探測(cè)所需條件。
為減少干擾、保證測(cè)試的精確，所述的光射線管采用金屬管，并且內(nèi)腔涂黑；另外除射線入口、出口外，其余全部密閉，不允許腔內(nèi)空氣流通。所述的用作機(jī)座的鋼軌，也可用其它型鋼替代。
本實(shí)用新型中的所有配件、部件及設(shè)備均可外購(gòu)獲得。
本實(shí)用新型的檢測(cè)過(guò)程如下被檢測(cè)的飛秒脈沖激光從射線入口12-1進(jìn)入(箭頭表示光脈沖的傳播路徑)，經(jīng)過(guò)半反半透射鏡2時(shí)分為二路一路穿透該鏡，到達(dá)全反射動(dòng)鏡4上并被反射，回到半反半透射鏡后被該鏡反射從射線出口12-2射出；另一路被半反半透射鏡2反射至全反射鏡1，而后被該鏡反射回來(lái)并穿透半反半透射鏡后也從射線出口12-2射出。二路激光脈沖合成后通過(guò)ADP倍頻晶體，產(chǎn)生頻率分辨自相關(guān)干涉二次諧波光后通過(guò)濾光片和光電接受器，并經(jīng)A/D變換器處理后，由電腦描繪出頻率分辨自相關(guān)干涉二次諧波包絡(luò)圖圖形的一點(diǎn)；而后電腦指揮步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一步，絲杠帶動(dòng)滑板及滑板上的全反射鏡移動(dòng)細(xì)微距離后，所射出的激光脈沖又由電腦描繪圖形的一點(diǎn)；如此往復(fù)連續(xù)，電腦就將頻率分辨自相關(guān)干涉二次諧波光束包絡(luò)的整個(gè)圖形描繪出來(lái)。此后，將其與相對(duì)應(yīng)的無(wú)啁啾理想波形包絡(luò)函數(shù)的圖形作比較，就得到被測(cè)飛秒激光脈沖所含啁啾的大小信息。又用已知色散元件置入光路進(jìn)行同樣的測(cè)量，由計(jì)算機(jī)比較并讀出被測(cè)飛秒激光脈沖所含啁啾的正負(fù)信息。
權(quán)利要求1.一種飛秒激光脈沖啁啾特性的檢測(cè)裝置，其特征在于由兩個(gè)直線腔相交成十字形結(jié)構(gòu)的密閉的光射線管(12)水平安裝在機(jī)座(13)上，該光射線管的其中一個(gè)直線腔的兩端分別是射線入口(12-1)和使一全反射動(dòng)鏡(4)移動(dòng)的位移機(jī)構(gòu)，所述的位移機(jī)構(gòu)包括固定在機(jī)座上的步進(jìn)電機(jī)(5)、定位于機(jī)座導(dǎo)軌上的調(diào)節(jié)板和帶動(dòng)該調(diào)節(jié)板移動(dòng)的絲杠機(jī)構(gòu)(6)，全反射動(dòng)鏡裝于該調(diào)節(jié)板上，該光射線管的另外一個(gè)直線腔的兩端分別是全反射鏡(1)和射線出口(12-2)，兩個(gè)直線腔的相交處裝有與直線腔軸線約成45度角的半反半透射鏡(2)，射線出口外邊依次裝有ADP倍頻晶體(7)、濾光片(8)和光電接受器(9)，該裝置上還裝有A/D變換器(10)和電腦(11)，光射線管內(nèi)還裝有位移傳感器(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛秒激光脈沖啁啾特性的檢測(cè)裝置，其特征在于所述的光射線管(12)是內(nèi)腔涂黑的金屬管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種飛秒激光脈沖啁啾特性的檢測(cè)裝置，其特征在于所述的機(jī)座是鋼軌。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)飛秒激光脈沖的啁啾特性的裝置。本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種飛秒激光脈沖啁啾特性的檢測(cè)裝置，該裝置應(yīng)能有效地檢測(cè)飛秒脈沖的啁啾特性，具有測(cè)試精度高、測(cè)試結(jié)果形象直觀、裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及易于推廣使用的特點(diǎn)。該裝置的結(jié)構(gòu)是十字形結(jié)構(gòu)的密閉的光射線管水平安裝在機(jī)座上，該光射線管的其中一個(gè)直線腔的兩端分別是射線入口和使一全反射動(dòng)鏡移動(dòng)的位移機(jī)構(gòu)，該光射線管的另外一個(gè)直線腔的兩端分別是全反射鏡和射線出口，兩個(gè)直線腔的相交處裝有半反半透射鏡，射線出口外邊依次裝有ADP倍頻晶體、濾光片、光電接受器、A/D變換器和電腦，光射線管內(nèi)還裝有位移傳感器。該光射線管是內(nèi)腔涂黑的金屬管。
文檔編號(hào)G01J11/00GK2747561SQ20042011019
公開(kāi)日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2004年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月19日
發(fā)明者劉天夫 申請(qǐng)人:劉天夫