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誠(chéng)信經(jīng)營(yíng)質(zhì)量保障價(jià)格合理服務(wù)完善自相關(guān)儀是多年來(lái)發(fā)展的專(zhuān)門(mén)用于測(cè)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,采用非共線形式消除背景光,可以達(dá)到較高的測(cè)量精度。其使用了具有zhuanli保護(hù)的轉(zhuǎn)鏡延遲線,速度快,準(zhǔn)確度高。配置的PMT具有10-7W2靈敏度,是超快脈沖激光器測(cè)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(dá)到飛秒量級(jí),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(yīng)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(cè)技術(shù),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)、外科醫(yī)療及超小型衛(wèi)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(dǎo)體相干光譜等。
當(dāng)脈沖寬度窄至飛秒量級(jí)時(shí),飛秒脈沖與納米顯微技術(shù)的結(jié)合使高功率飛秒激光在原子物理學(xué)、醫(yī)學(xué)、超精細(xì)微加工、高密度信息儲(chǔ)存和記錄方面都有著很好的發(fā)展前景。物質(zhì)在高強(qiáng)度飛秒激光的作用下會(huì)出現(xiàn)非常奇特的現(xiàn)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(shù)量的中子,可用于實(shí)現(xiàn)激光受控核聚變的快速點(diǎn)火,這將為人類(lèi)實(shí)現(xiàn)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(nèi)部微觀動(dòng)力學(xué)的有力工具正在推動(dòng)著基礎(chǔ)研究和新技術(shù)的發(fā)展。
一、脈沖激光器脈寬測(cè)試方法
得到了超短激光脈沖,相應(yīng)的脈沖測(cè)量手段就顯得尤為重要。無(wú)論是在時(shí)域還是在空域,對(duì)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(cè)量,都需要更快更短的時(shí)空尺度來(lái)衡量。
而現(xiàn)有的較快的光電探測(cè)器和寬帶示波器的響應(yīng)時(shí)間只能達(dá)到幾十個(gè)皮秒的量級(jí),因此對(duì)于超短激光脈沖來(lái)說(shuō),僅利用光電二極管結(jié)合示波器進(jìn)行測(cè)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(zhǎng)期以來(lái),為了準(zhǔn)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(yīng)的測(cè)量等測(cè)量方法。
二、Femtochrome的自相關(guān)儀測(cè)試原理及其產(chǎn)品介紹
Femtochrome FR-103XL型自相關(guān)儀采用一對(duì)平行平面反射鏡繞中心軸旋轉(zhuǎn)的邁克爾遜干涉儀配置方式,其總體結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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聚焦于非線性晶體上,改變轉(zhuǎn)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(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)平面反射鏡可以形成一個(gè)脈沖序列對(duì)另一脈沖序列的掃描,形成相關(guān)函數(shù)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(dú)入射時(shí)不產(chǎn)生二次諧波,當(dāng)兩束光同時(shí)入射合成波矢量滿足相位匹配條件則產(chǎn)生與兩束光強(qiáng)的乘積有關(guān)二次倍頻其信號(hào),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(hào)僅與兩束光強(qiáng)度的乘積項(xiàng)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(qiáng)度相關(guān)法測(cè)量脈沖寬度,實(shí)質(zhì)上就是把時(shí)間的測(cè)量轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)度的測(cè)量,把光脈沖形狀的測(cè)量轉(zhuǎn)換成相關(guān)函數(shù)S(τ)波形的測(cè)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(biāo)因子(T/t)
序號(hào) | 旋轉(zhuǎn)頻率(Hz) | 定標(biāo)因子T/t(psec/msec) |
1 | 1.25 | 3.9 |
2 | 2.5 | 7.75 |
3 | 5 | 15.5 |
1064nm脈沖激光器脈寬實(shí)測(cè):
【 圖3 1064nm脈沖激光器脈寬測(cè)試 】
【 圖4 CDA軟件測(cè)試結(jié)果(Gaussian、Sech2擬合)】
表2 CDA軟件測(cè)試結(jié)果
序號(hào) | 典型脈沖波形 | 脈寬(ps) |
1 | FWHM | 20.54 |
2 | Gaussian | 14.52 |
3 | Sech2 | 13.31 |
從表2中可以看出Gaussian、Sech2擬合值結(jié)果相近,但與FWHM測(cè)試結(jié)果差值明顯,所以CDA軟件比示波器有更好的數(shù)據(jù)處理功能。
三、Femtochrome的自相關(guān)儀產(chǎn)品信息
寬的脈寬測(cè)試范圍
旋轉(zhuǎn)平行反射鏡組件
無(wú)色散,高分辨率
互相關(guān)性
自/互相關(guān)儀 | FR-103MC | FR-103XL | FR-103TPM | FR-103WS | FR-103HP |
分辨率 | 1fs(1) | 1fs(1) | 1fs(1) | 5fs(1) | 1fs(1) |
波長(zhǎng)范圍 | 500-3400nm | 410-5000nm | 700-2200nm | 410-5000nm | 410-5000nm |
掃描范圍 | >40ps | >195ps | >70ps | >470ps | >70ps |
脈寬范圍 | 5fs-15ps | 5fs-100ps | 5fs-20ps | 15fs-250ps | 5fs-30ps |
靈敏度[(PavPpk)min](2) | (10)-4W2 | (10)-7W2 | (10)-4W2 | (10)-7W2 | (10)-5W2 |
光纖耦合/自由空間 | 可選 | 可選 | 可選 | 可選 | 可選 |
干涉/非共線 | 可選 | 可選 | 可選 | 可選 | 可選 |
最小輸入脈沖重頻率 | 4Hz(3) | 4Hz(3) | 4Hz(3) | 4Hz(3) | 4Hz(3) |
計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)獲取 | 可選 | 可選 | 可選 | 可選 | 可選 |
LCD顯示 | 可選 | 可選 | 可選 | 可選 | 可選 |
備注:
(1)非線性晶體厚度僅25um
(2)1mm長(zhǎng)晶體、1ps分辨率時(shí)的噪聲等效信號(hào)值
(3)最底重頻:標(biāo)準(zhǔn)值~100kHz,帶/LRR(低重頻率選項(xiàng)):4Hz
監(jiān)測(cè)超短脈沖
激光器的光束診斷