自相關儀在激光中的作用

脈衝寬度是脈衝激光器的重要性能指標,利用掃描自相關儀可以測量ps和fs的脈衝寬度。隨著激光器的問世脈衝激光器由於峰值功率高而獲得廣泛的應用,目前在化學反應動力學、非線性光學、光語分析、激光加工、激光測距等科技領域都採用脈衝激光器作為光源。脈衝激光器的脈衝寬度已從毫秒和納秒提高到皮秒和飛秒。

關於脈衝激光器脈衝寬度的定義,對於單縱模輸出,其脈衝寬度定義為脈衝高度50%的全脈衝寬度(FWHM);對於多模輸出,其脈衝寬度為最佳擬合包絡脈衝的FWHM。對於一般脈衝激光器,通常可以利用一臺帶寬大於350MHz的示波器,和快速光電二極管(升降時間小於1ns)進行測量。對於ps和fs脈衝激光器,則只能使用條紋相機,或掃描自相關儀進行測量。掃描自相關儀是近十多年來發展的專門用於測量脈衝寬度的新型儀器,具有高分辮率、高靈敏度和使用方便等優點。目前已出現多種型號的自相關儀可用於探測超短光學脈衝的瞬時寬度,提供最佳的靈敏度和分辮率,適於測量鎖模染料或藍寶石激光器的fs脈衝和脈衝半導體激光器或Nd-YAG/YLF激光器的ps脈衝。

利用自相關儀測量激光的脈衝寬度,整套系統應包括光學系統和用於控制與顯示的計算機系統。自相關儀的光學系統類似於邁克爾遜干涉儀的結構,可以有兩種形式共線的和非共線的。

自相關儀主要被用來測量鎖模激光器的超短脈衝寬度。利用光電探測的方法一般不能測量鎖模激光器的脈衝寬度,光電探測器和示波器的最快響應時間約200fs,然而激光脈衝可以做到幾個飛秒。自相關儀一般利用到的光學非線性效應有:二次諧波產生(SHG)、雙光子吸收(TPA)、以及更高階的非線性效應。Femto Easy自相關儀,將激光的時間量變成空間量,即將時間的測量變成對長度的測量。將脈衝激光用50/50的分光片分成兩束,利用鏡片組在一束光裡引入延遲,然後將兩束光合並,讓一束激光對另外一束光進行掃描,使得合併後的激光通過非線性晶體產生非線性效應,或者直接採用雙光子吸收測量,再由示波器進行接收,這樣就可以得到激光脈衝的脈寬信息。

自相關儀在激光中的作用(自相關儀)

新特光電所代理的自相關儀主要被用來測量鎖模激光器的超短脈衝寬度。Femto Easy自相關儀,將激光的時間量變成空間量,即將時間的測量變成對長度的測量。

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