Femtochrome的自相關(guān)儀測試原理及其產(chǎn)品介紹

自相關(guān)儀是多年來(lái)發(fā)展的專(zhuān)門(mén)用于測量脈沖寬度的儀器，筱曉光子提供的Femtochrome自相關(guān)儀是世界上有特色的自相關(guān)儀，采用非共線(xiàn)形式消除背景光，可以達到較高的測量精度。其使用了具有zhuanli保護的轉鏡延遲線(xiàn)，速度快，準確度高。配置的PMT具有10-7W2靈敏度，是超快脈沖激光器測試十分有效，精確的儀器。

超短脈沖激光由于其脈沖寬度極窄，只有幾個(gè)皮秒甚至達到飛秒量級，可以得到*的峰值功率密度，所以在物理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、光通訊等領(lǐng)域中得到了廣泛應用。具有快速和分辨率高等特性，從而形成了多種時(shí)間分辨光譜技術(shù)和泵浦/探測技術(shù)，在快速化學(xué)反應動(dòng)力學(xué)研究、高分辨醫學(xué)診斷、醫學(xué)相干成像和生物活體檢測、外科醫療及超小型衛星的制造上都有其*的優(yōu)點(diǎn)，起到了不可替代的作用，并且開(kāi)創(chuàng )了一些全新的研究領(lǐng)域，如量子控制化學(xué)、半導體相干光譜等。

當脈沖寬度窄至飛秒量級時(shí)，飛秒脈沖與納米顯微技術(shù)的結合使高功率飛秒激光在原子物理學(xué)、醫學(xué)、超精細微加工、高密度信息儲存和記錄方面都有著(zhù)很好的發(fā)展前景。物質(zhì)在高強度飛秒激光的作用下會(huì )出現非常奇特的現象：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)的物質(zhì)瞬息間變成了等離子體。這種等離子體可以輻射出各種射線(xiàn)的激光。高功率飛秒激光與物質(zhì)相互作用，能夠產(chǎn)生足夠數量的中子，可用于實(shí)現激光受控核聚變的快速點(diǎn)火，這將為人類(lèi)實(shí)現新一代能源開(kāi)辟一條嶄新的途徑。

綜上所述，超短光脈沖尤其是飛秒激光作為揭示物質(zhì)內部微觀(guān)動(dòng)力學(xué)的有力工具正在推動(dòng)著(zhù)基礎研究和新技術(shù)的發(fā)展。

一、脈沖激光器脈寬測試方法

得到了超短激光脈沖，相應的脈沖測量手段就顯得尤為重要。無(wú)論是在時(shí)域還是在空域，對于任意快的時(shí)間變化過(guò)程或者是任意小的空間尺度的測量，都需要更快更短的時(shí)空尺度來(lái)衡量。

而現有的較快的光電探測器和寬帶示波器的響應時(shí)間只能達到幾十個(gè)皮秒的量級，因此對于超短激光脈沖來(lái)說(shuō)，僅利用光電二極管結合示波器進(jìn)行測量就顯得無(wú)能為力，好的辦法只能利用超短脈沖激光本身。

長(cháng)期以來(lái)，為了準確研究超短脈沖，人們已經(jīng)形成了二階自相關(guān)法、頻率分辨光學(xué)開(kāi)關(guān)法、自參考光譜位相相干電場(chǎng)重建法、雙光子響應的測量等測量方法。

二、Femtochrome的自相關(guān)儀測試原理及其產(chǎn)品介紹

Femtochrome FR-103XL型自相關(guān)儀采用一對平行平面反射鏡繞中心軸旋轉的邁克爾遜干涉儀配置方式，其總體結構如圖1所示。

入射激光脈沖入射到分束鏡上，其透射光E(t)部分，則經(jīng)反射棱鏡M1和角錐反射鏡后返回；其反射光E(t-τ)部分經(jīng)轉動(dòng)平面反射鏡和參考平面反射鏡M3，按原路返回；兩光束經(jīng)凹面反射鏡M2聚焦于非線(xiàn)性晶體上，改變轉動(dòng)平面反射鏡的角度可以使兩束光分別有不同的光程，旋轉轉動(dòng)平面反射鏡可以形成一個(gè)脈沖序列對另一脈沖序列的掃描，形成相關(guān)函數的波形。

選擇倍頻晶體的方向使輸入光E(t)和E(t-τ)兩束光的波矢量都稍偏離相位匹配方向，在單獨入射時(shí)不產(chǎn)生二次諧波，當兩束光同時(shí)入射合成波矢量滿(mǎn)足相位匹配條件則產(chǎn)生與兩束光強的乘積有關(guān)二次倍頻其信號，經(jīng)濾光片射入到光電倍增管PMT上。

【 圖1  自相關(guān)儀光路原理圖 】

由于倍頻光信號僅與兩束光強度的乘積項有關(guān)，圖片，由此所產(chǎn)生的二次諧波，由光電倍增管接收記錄。利用光脈沖強度相關(guān)法測量脈沖寬度，實(shí)質(zhì)上就是把時(shí)間的測量轉換成長(cháng)度的測量，把光脈沖形狀的測量轉換成相關(guān)函數S(τ)波形的測量，其半高寬度的時(shí)間間隔即為脈沖寬度。

【 圖2  自相關(guān)儀實(shí)物光路圖 】

表1  FR-103XL型自相關(guān)儀定標因子(T/t)

1064nm脈沖激光器脈寬實(shí)測：

【 圖3  1064nm脈沖激光器脈寬測試 】

【 圖4  CDA軟件測試結果（Gaussian、Sech2擬合）】

表2  CDA軟件測試結果

從表2中可以看出Gaussian、Sech2擬合值結果相近，但與FWHM測試結果差值明顯，所以CDA軟件比示波器有更好的數據處理功能。

三、Femtochrome的自相關(guān)儀產(chǎn)品信息

• 寬的脈寬測試范圍

• 旋轉平行反射鏡組件

• 無(wú)色散，高分辨率

• 互相關(guān)性

備注：

（1）非線(xiàn)性晶體厚度僅25um

（2）1mm長(cháng)晶體、1ps分辨率時(shí)的噪聲等效信號值

（3）最底重頻：標準值～100kHz，帶/LRR（低重頻率選項）:4Hz

• 監測超短脈沖

• 激光器的光束診斷