【原創(chuàng)】筱曉課堂|自相關(guān)儀脈寬測(cè)試原理

更新時(shí)間：2024-12-26

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自相關(guān)儀脈沖測(cè)試原理

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筱曉光子的FR-103HP 是一款緊湊型無(wú)色散的NL 晶體自相關(guān)儀，用于實(shí)時(shí)測(cè)量超短激光脈沖的脈寬。

它適用于亞皮秒持續(xù)時(shí)間的中/高功率鎖模激光器，測(cè)量功率下限為 [P_avP_pk]min=10-2W2，可測(cè)量脈寬范圍是5fs~30ps。

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自相關(guān)儀內(nèi)部采用的是邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)，一邊是定臂，一邊是旋臂，旋臂通過(guò)旋轉(zhuǎn)平行鏡對(duì)的方式引入快速掃描、周期性光學(xué)延遲。

這種機(jī)制可實(shí)現(xiàn)均勻且無(wú)差錯(cuò)的延遲生成，很容易產(chǎn)生較大的延遲。鏡像組件生成的延遲是時(shí)間的精確正弦函數(shù)。由于整個(gè)掃描范圍都發(fā)生在小角度內(nèi)，因此近似為線(xiàn)性函數(shù)。

將兩束光合并，讓一束激光對(duì)另外一束光進(jìn)行掃描。兩臂的光合并后的激光通過(guò)非線(xiàn)性晶體產(chǎn)生非線(xiàn)性效應(yīng)（如二次諧波檢測(cè)或雙光子吸收檢測(cè)），倍頻的光功率受到兩束脈沖光的重疊程度影響。

通過(guò)這個(gè)方式，就可以反推出脈沖的寬度了。通過(guò)示波器或者采集軟件，捕捉倍頻光的功率變化曲線(xiàn)，擬合半高寬，除以懸臂對(duì)應(yīng)的比例系數(shù)，再除以目標(biāo)擬合曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)的自相關(guān)因子，就是最終的脈寬了。

這款自相關(guān)儀配備上位機(jī)軟件，也可以直接在軟件上讀取最終測(cè)量結(jié)果。下圖是我們測(cè)試的1550nm飛秒光纖激光器的脈寬。可以看出，自相關(guān)信號(hào)的脈寬是632.3fs，Sech2曲線(xiàn)和Gaussian曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)的因子不同，反推出的脈寬值也會(huì)不同。

自相關(guān)儀脈沖特點(diǎn)應(yīng)用

?即插即用?：自相關(guān)儀設(shè)計(jì)為即插即用，方便用戶(hù)快速使用。
?飛秒激光的直接測(cè)量?：能夠直接測(cè)量飛秒激光的脈沖寬度。
?緊湊有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?：儀器結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)便。
?特殊的延時(shí)線(xiàn)?：具有特殊的延時(shí)線(xiàn)設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)脈沖的測(cè)量。
?菜單式選擇功能和實(shí)時(shí)的顯示脈寬?：提供菜單式選擇功能，并實(shí)時(shí)顯示脈寬數(shù)據(jù)。
?廣泛的波長(zhǎng)覆蓋范圍?：覆蓋波長(zhǎng)范圍從200nm到IR范圍在12微米以上的波長(zhǎng)，適用于多種激光系統(tǒng)。
?高精度測(cè)量?：能夠測(cè)量超短脈沖(10fs以下)到較長(zhǎng)脈沖(500ps)的寬度?。

用于物理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、光通訊等領(lǐng)域。由于其能夠測(cè)量極窄的脈沖寬度(飛秒量級(jí))，自相關(guān)儀在快速化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究、高分辨醫(yī)學(xué)診斷、醫(yī)學(xué)相干成像和生物活體檢測(cè)等方面具有重要作用。此外，自相關(guān)儀還用于超小型衛(wèi)星的制造和量子控制化學(xué)、半導(dǎo)體相干光譜等領(lǐng)域的研究? 。