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自相关仪——FROG测试超短脉冲激光器

自相关技术

 

 

        由于脉冲宽度很短,我们只能通过激光本身去测试它自己。如何测试?自相关法是一个很直接的技术。如下图所示,两束完全一样的光刚叠加时,就会从一开始有一点很低的强度,当它们完全重合时,强度将升至最大,然后接着将会慢慢下降至零。假设脉冲底部宽度为T,整个过程实际上相遇的时间为2T。

 

 

如何测试这个时间,通过脉冲的移动。

       

        自相关技术的核心部件一个是延时机构,另一个则是使两束激光相乘的倍频晶体。以下是其中一款自相关仪的光路图,脉冲激光经过分束器分成两部分,一束通过固定光程光路,另一束通过可变光程的延时光束,两束激光会在倍频晶体(红色)出交会重合,通过测试产生的倍频信号直接测出脉冲宽度。

 

 

        不同厂商的光路都相差不大,比较大差别就是延时机构不同,其中,美国Femtochrome公司采用的旋转平行镜比较有特色,免去了步进电机在机电方面的不可靠性,从而实现更优良的测试性能。

       

        下图是实物光路图,可见其光路简单,调节方面只需要调整M3的方位,即可实现光束的移动,倍频晶体通过调整螺旋测微器即可实现倍频晶体倾斜角的调节。由于其调试方便,维护简单,,其产品已被科研与产业界承认。

 

 

        上图是自相关示波器的信号,其是一束高斯脉冲经过自相关仪后得到的信号,通过测试该信号的半高宽,乘以自相关因数和波形因子,即可得到脉冲信号的脉宽。
MINIOPTIC TECHNOLOGY自相关仪

 

        Delta单射自相关器可以测量10fs到100ps脉冲宽度,小于1Hz到>1GHz的重复频率为500nm到2000nm。Delta SSA的性能最好,但与其他单射自动相关器相比,它的成本最低。

 

新的数字扫描程序增加了许多新功能的Delta SSA:
-自动拟合和显示脉冲宽度。
-平均提高灵敏度10-100倍。
-测量和减去背景。
-自动校准和选择默认校准。

 

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