專利名稱：一種飛秒激光脈沖啁啾特性的檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種激光脈沖檢測裝置，特別是檢測飛秒激光脈沖的啁啾特性的裝置。
背景技術：
飛秒激光脈沖在介質的傳播過程中，不可避免地引起飛秒脈沖的前、后沿光波電場相位的瞬態變化一產生啁啾。啁啾不僅有大小，而且有正、負特性。正確了解、認識、利用啁啾的特性，是研究超短脈沖激光技術以及研制超短脈沖激光器的重要技術要素。
然而，啁啾特性的檢測方法目前尚處于研究和探索中，也沒有直觀的觀察啁啾現象的檢測設備或儀器。因此，在超短脈沖激光技術的研究中，都只是通過監視最終效果的綜合評估方法，間接地“檢測”啁啾特性。由此得到的結果只能是定性的、模糊的，達不到定量準確的效果。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是克服上述現有技術的不足，提供一種飛秒激光脈沖啁啾特性的檢測裝置，該裝置應能有效地檢測飛秒脈沖的啁啾特性，具有測試精度高、測試結果形象直觀、裝置結構簡單及易于推廣使用的特點。
本實用新型采用了以下技術方案由兩個直線腔相交成十字形結構的密閉的光射線管水平安裝在機座上，該光射線管的其中一個直線腔的兩端分別是射線入口和使一全反射動鏡移動的位移機構，所述的位移機構包括固定在機座上的步進電機、安裝于機座導軌上的調節板和帶動該調節板移動的絲杠機構，全反射動鏡裝于該調節板上，該光射線管的另外一個直線腔的兩端分別是全反射鏡和射線出口，兩個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，光射線管內還裝有位移傳感器。
所述的光射線管是內腔涂黑的金屬管。
所述的機座是鋼軌。
本實用新型能夠完整精確地測得飛秒激光脈沖所含啁啾的大小和正負，可以達到定量分析的效果，而且通過圖象表達的測試結果形象直觀、易于為人理解；所設計的裝置結構簡單，制造相對容易，易于在測量單位推廣使用。
圖1是本實用新型的俯視結構示意圖。
圖2是由圖1的A-A向剖視并逆時針轉90度后的結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型的設計思路是基于對啁啾的如下研究認識檢測啁啾，就是檢測光波電場中的相位受到調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“頻率分辨自相關干涉二次諧波包絡”的波形，其面積大小與形狀與啁啾密切相關。如果能夠完整再現“頻率分辨自相關干涉二次諧波包絡”的完整波形，再通過計算機的輔助，就可以直接得到飛秒激光脈沖的啁啾特性數據。
本實用新型根據上述認識確定了該檢測裝置的結構如圖所示由兩個直線腔相交成十字形結構的密閉的光射線管12水平安裝在機座13上。該機座以及固定機座的平臺應具有避震功能，以保證該裝置的測試精密度，具體實施采用常規的防震、避震措施即可。圖中所示的是一較為簡單的機座鋼軌(鋼軌可以是一段，也可以焊接成十字形)定位在平臺上；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。機座及托架13-1具有調節機構(常規機構)，以保證光射線管的水平位置。該光射線管的其中一個直線腔的兩端分別是射線入口12-1和全反射動鏡4，該鏡裝在位移機構的調節板上并正向對準射線入口。調節板上設有調節全反射動鏡三維角度的調節機構(也是常規機構)，可保證測試時全反射動鏡4的鏡面與射線入口進入的被測光脈沖垂直。所述的位移機構包括安裝于機座導軌上的調節板、帶動該調節板滑移的絲杠機構6以及固定安裝在機座上并驅動絲杠機構運動的步進電機5，整個機構具有較高的精密度要求。為使全反射動鏡在調節板滑動位移時保持正確的反射角度，所述的導軌需保持與光射線管軸線的平行(嚴格講是與被測光脈沖傳播方向平行)。該光射線管的另外一個直線腔的兩端分別是全反射鏡1和射線出口12-2。兩個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/數變換器)10和電腦11。光信號通過A/D變換器后轉換成電信號送入電腦處理，而后可將測量結果打印或顯示屏顯示出來。此外，光射線管內還裝有監測全反射動鏡位移的位移傳感器3，所測信號送電腦處理；步進電機轉動所需的電脈沖的產生由電腦實施精確控制。電腦所用軟件可按需要另行編制。圖中的雙點劃線代表各部件間的信號通道。
為保證兩束光的相對延遲遠小于被測激光脈沖的周期，所述的由步進電機驅動、絲杠機構帶動的調節板的每一步的“步長”位移需充分地微小，最好達到被測激光脈沖波長的十分之一。例如，步進電機步距角為1.5度/步；絲杠機構的設計是步進電機轉一圈(360度)，調節板帶動全反射動鏡前進(或后退)0.01毫米。因此在一個電脈沖驅動下，電機轉進一步，滑板帶動全反射動鏡前進(或后退)0.042微米，在空氣中相當于約合0.28飛秒的光學延遲量。
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到被測激光脈沖波長的五十分之一以上，從而達到滿足光學混頻探測所需條件。
為減少干擾、保證測試的精確，所述的光射線管采用金屬管，并且內腔涂黑；另外除射線入口、出口外，其余全部密閉，不允許腔內空氣流通。所述的用作機座的鋼軌，也可用其它型鋼替代。
本實用新型中的所有配件、部件及設備均可外購獲得。
本實用新型的檢測過程如下被檢測的飛秒脈沖激光從射線入口12-1進入(箭頭表示光脈沖的傳播路徑)，經過半反半透射鏡2時分為二路一路穿透該鏡，到達全反射動鏡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ADP倍頻晶體，產生頻率分辨自相關干涉二次諧波光后通過濾光片和光電接受器，并經A/D變換器處理后，由電腦描繪出頻率分辨自相關干涉二次諧波包絡圖圖形的一點；而后電腦指揮步進電機轉動一步，絲杠帶動滑板及滑板上的全反射鏡移動細微距離后，所射出的激光脈沖又由電腦描繪圖形的一點；如此往復連續，電腦就將頻率分辨自相關干涉二次諧波光束包絡的整個圖形描繪出來。此后，將其與相對應的無啁啾理想波形包絡函數的圖形作比較，就得到被測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行同樣的測量，由計算機比較并讀出被測飛秒激光脈沖所含啁啾的正負信息。
權利要求1.一種飛秒激光脈沖啁啾特性的檢測裝置，其特征在于由兩個直線腔相交成十字形結構的密閉的光射線管(12)水平安裝在機座(13)上，該光射線管的其中一個直線腔的兩端分別是射線入口(12-1)和使一全反射動鏡(4)移動的位移機構，所述的位移機構包括固定在機座上的步進電機(5)、定位于機座導軌上的調節板和帶動該調節板移動的絲杠機構(6)，全反射動鏡裝于該調節板上，該光射線管的另外一個直線腔的兩端分別是全反射鏡(1)和射線出口(12-2)，兩個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)，光射線管內還裝有位移傳感器(3)。
2.根據權利要求1所述的一種飛秒激光脈沖啁啾特性的檢測裝置，其特征在于所述的光射線管(12)是內腔涂黑的金屬管。
3.根據權利要求1或2所述的一種飛秒激光脈沖啁啾特性的檢測裝置，其特征在于所述的機座是鋼軌。
專利摘要本實用新型涉及一種檢測飛秒激光脈沖的啁啾特性的裝置。本實用新型所要解決的技術問題是提供一種飛秒激光脈沖啁啾特性的檢測裝置，該裝置應能有效地檢測飛秒脈沖的啁啾特性，具有測試精度高、測試結果形象直觀、裝置結構簡單及易于推廣使用的特點。該裝置的結構是十字形結構的密閉的光射線管水平安裝在機座上，該光射線管的其中一個直線腔的兩端分別是射線入口和使一全反射動鏡移動的位移機構，該光射線管的另外一個直線腔的兩端分別是全反射鏡和射線出口，兩個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，光射線管內還裝有位移傳感器。該光射線管是內腔涂黑的金屬管。
文檔編號G01J11/00GK2747561SQ20042011019
公開日2005年12月21日 申請日期2004年11月19日 優先權日2004年11月19日
發明者劉天夫 申請人:劉天夫