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

自相關(guān)儀是多年來發(fā)展的專門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，采用非共線形式消除背景光，可以達(dá)到較高的測量精度。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，只有幾個皮秒甚至達(dá)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(yīng)用。具有快速和分辨率高等特性，從而形成了多種時間分辨光譜技術(shù)和泵浦/探測技術(shù)，在快速化學(xué)反應(yīng)動力學(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、外科醫(yī)療及超小型衛(wèi)星的制造上都有其*的優(yōu)點，起到了不可替代的作用，并且開創(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時，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、高密度信息儲存和記錄方面都有著很好的發(fā)展前景。物質(zhì)在高強度飛秒激光的作用下會出現(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，可用于實現(xiàn)激光受控核聚變的快速點火，這將為人類實現(xiàn)新一代能源開辟一條嶄新的途徑。

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)部微觀動力學(xué)的有力工具正在推動著基礎(chǔ)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(yīng)的脈沖測量手段就顯得尤為重要。無論是在時域還是在空域，對于任意快的時間變化過程或者是任意小的空間尺度的測量，都需要更快更短的時空尺度來衡量。

而現(xiàn)有的較快的光電探測器和寬帶示波器的響應(yīng)時間只能達(dá)到幾十個皮秒的量級，因此對于超短激光脈沖來說，僅利用光電二極管結(jié)合示波器進(jìn)行測量就顯得無能為力，好的辦法只能利用超短脈沖激光本身。

長期以來，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)開關(guān)法、自參考光譜位相相干電場重建法、雙光子響應(yīng)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(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)動平面反射鏡可以形成一個脈沖序列對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，在單獨入射時不產(chǎn)生二次諧波，當(dāng)兩束光同時入射合成波矢量滿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，實質(zhì)上就是把時間的測量轉(zhuǎn)換成長度的測量，把光脈沖形狀的測量轉(zhuǎn)換成相關(guān)函數(shù)S(τ)波形的測量，其半高寬度的時間間隔即為脈沖寬度。

【 圖2  自相關(guān)儀實物光路圖 】

表1  FR-103XL型自相關(guān)儀定標(biāo)因子(T/t)

1064nm脈沖激光器脈寬實測：

【 圖3  1064nm脈沖激光器脈寬測試 】

【 圖4  CDA軟件測試結(jié)果（Gaussian、Sech2擬合）】

表2  CDA軟件測試結(jié)果

從表2中可以看出Gaussian、Sech2擬合值結(jié)果相近，但與FWHM測試結(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

• 寬的脈寬測試范圍

• 旋轉(zhuǎn)平行反射鏡組件

• 無色散，高分辨率

• 互相關(guān)性

備注：

（1）非線性晶體厚度僅25um

（2）1mm長晶體、1ps分辨率時的噪聲等效信號值

（3）最底重頻：標(biāo)準(zhǔn)值～100kHz，帶/LRR（低重頻率選項）:4Hz

• 監(jiān)測超短脈沖

• 激光器的光束診斷