專利名稱：激光脈沖對(duì)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(duì)比度的測量儀，主要適用于激光脈沖對(duì)比度參數(shù)的測量。
激光脈沖的對(duì)比度是高功率激光系統(tǒng)的一個(gè)重要參數(shù)，它的大小對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)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(dòng)鎖模脈沖的時(shí)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(huì)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(hào)的強(qiáng)度，來推測出激光脈沖對(duì)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(hào)的調(diào)整，因?yàn)槿粢a(chǎn)生三次諧波信號(hào)，入射于三次諧波晶體13中的兩束光必需滿足三個(gè)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(shí)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(jí)；當(dāng)入射光為飛秒脈沖激光時(shí)，等光程對(duì)光延遲的要求也在微米量級(jí)，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(shí)滿足這三個(gè)條件，即使對(duì)于經(jīng)驗(yàn)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(shí)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(duì)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(duì)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(duì)基頻光束具有高透過率而對(duì)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(shí)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(huì)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?yàn)V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(huì)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(duì)三次諧波光束Gs具有高反射率的反射鏡14,15,17，有能夠?yàn)V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(dòng)態(tài)范圍的一組定標(biāo)衰減片16。
本發(fā)明運(yùn)用了兩個(gè)聚焦透鏡11,12對(duì)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(gè)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(shí)，兩光束的夾角滿足晶體的相位匹配的要求。開始調(diào)整時(shí)，利用長焦距透鏡11在諧波晶體13上產(chǎn)生一個(gè)焦點(diǎn)，短焦距透鏡12的焦點(diǎn)稍微偏離諧波晶體13，則光束經(jīng)短焦距透鏡會(huì)聚后，在晶體13上產(chǎn)生一個(gè)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(gè)條件中，已經(jīng)有兩個(gè)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(diǎn)通常情況下是容易實(shí)現(xiàn)的。在等光程調(diào)好以后，再對(duì)短焦距透鏡12進(jìn)行調(diào)整，最終使其焦點(diǎn)移到晶體13中，使信號(hào)光強(qiáng)達(dá)到最大。這種調(diào)整過程，實(shí)際是將所需的三個(gè)條件分別開來，利用三個(gè)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(diǎn)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(duì)比度的過程中，因?yàn)橐瑫r(shí)滿足三個(gè)條件，沒有什么規(guī)律可循，只能憑經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)氣，調(diào)整起來非常困難，對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)技術(shù)人員，一般需要半天的時(shí)間才能調(diào)好一個(gè)測量光路，而對(duì)于一般人員來說，則是可望而不可及的，經(jīng)常會(huì)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(shí)驗(yàn)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?yàn)橛幸?guī)律可循，對(duì)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(gè)小時(shí)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(duì)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(duì)比度測量儀的雙透鏡聚焦光路示意圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例中測得的強(qiáng)激光脈沖的時(shí)間和強(qiáng)度分布曲線圖。
實(shí)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(duì)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(duì)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(duì)基頻光束高透過(透過率大于70％)，對(duì)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?yàn)V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?yàn)V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(tái)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(duì)于倍頻光束的時(shí)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(hào)強(qiáng)度I/Im的相對(duì)值，I是探測元件19接收到的三次諧波信號(hào)的強(qiáng)度，Im為最大光信號(hào)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(duì)比度的分辨率人于106。
權(quán)利要求
1．一種激光脈沖對(duì)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(shí)間延遲的直角反射鏡(8)與反射光束Gf同時(shí)會(huì)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(huì)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(huì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)比度測量儀，其特征在于透反膜板(7)是在一基片上鍍有對(duì)基頻光束有透過率大于70％，而對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)比度測量儀,主要適用于激光脈沖對(duì)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(hào)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