CN101762332A - 单发次超短激光脉冲对比度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种单发次超短激光脉冲对比度测量装置。所述装置的光路为，被测的平行激光束经过第一半透半反镜后将光变成透射光和反射光，透射光依次经过直角棱镜、第一反射镜、二倍频晶体、滤光片和半波片，反射光经过第二反射镜，两束光以位相匹配角入射到和频晶体上产生三阶自相关信号，三阶自相关信号经第一滤波片和刀口遮挡滤波后用第二半透半反镜将光分成两束，一束光依次经过第一衰减片、第一柱面透镜和第二滤光片后进入第一CCD，另外一束光依次经过遮挡片、第二衰减片、第二柱面透镜和第三滤光片后进入第二CCD，两个CCD对三阶自相关信号分布的主峰和主峰外的区域分别进行测试。本发明可以获得连续的相关信号强度分布信息，可测试单发次超短脉冲对比度达到～106左右。
Description
技术领域
本发明属于超短脉冲测试领域，主要涉及一种单发次超短激光脉冲对比度测量装置。
背景技术
目前，测量重复频率10Hz以上、能量稳定输出的超短脉冲对比度主要采用扫描式三阶自相关仪，但当脉冲放大到焦耳量级，强度达到PW量级时，打靶周期长，重复率就会降低到单次，对于此类单次运行的超强激光装置，不能采用扫描方式，必须采用单发次实时测量。名称为“高功率超短激光脉冲对比度测量装置”的中国实用新型专利(专利号：ZL200720077677)可以测量单次超短激光脉冲对比度，其将倍频光分成具有一定时间延迟、强度减弱的几束倍频光并行地与基频光通过凸透镜进入BBO混频晶体产生三阶自相关信号，这样测试到的三阶自相关信号只能是几个离散的点，不能反映对比度的详细信息。
发明内容
为了克服已有技术中超短激光脉冲对比度测量方法中的不足，本发明提供一种单发次超短激光脉冲对比度测量装置。
本发明的单发次超短激光脉冲对比度测量装置，所述装置的光路为，被测的平行激光束经过第一半透半反镜后将光变成透射光和反射光，透射光束依次经过直角棱镜、第一反射镜、二倍频晶体、滤光片和半波片，反射光束经过第二反射镜后，两束光以位相匹配角入射到和频晶体上产生三阶自相关信号，三阶自相关信号经第一滤波片和刀口遮挡滤波后用第二半透半反镜将光分成两束，一束光依次经过第一衰减片、第一柱面透镜和第二滤光片后进入第一CCD，另外一束光依次经过遮挡片、第二衰减片、第二柱面透镜和第三滤光片后进入第二CCD，第一CCD和第二CCD对三阶自相关信号分布的主峰和主峰外的区域分别进行测试。
本发明中，通过调节其位置保证由半透半反镜分成的透射光和反射光分别经过不同路径到达和频晶体的光程相等，可以采用其它光延迟可调装置，如两个呈45°放置的反射镜。
采用两个CCD对得到的三阶自相关信号光强分布较强区域和其之外的区域分别进行衰减测试，并根据标定的特征点位置进行图形拼接重构，即可得到超短脉冲对比度较的连续信息。
采用两个CCD分别对三阶自相关信号强区域及其之外区域分别测试，也可以采用三个CCD将三阶自相关信号按照强度分布分三个区域分别进行测试，增大测试动态范围。
本发明的有益效果是，采用两个CCD对三阶自相关信号光强分布较强区域和其之外的区域分别进行衰减测试，根据标定的特征点位置进行图形拼接重构，实际的信号灰度值为测量到的信号灰度值乘上衰减片的衰减倍率，所以该测量装置可以获得连续的相关信号强度分布信息，可测试单发次超短脉冲对比度达到～106左右。
附图说明
图1是本发明的光路结构示意图
图中，1.第一半透半反镜 2.直角棱镜 3.第一反射镜 4.倍频晶体5.第一滤光片 6.半波片 7.第二反射镜 8.和频晶体 9.第二滤光片10.刀口 11.第二半透半反镜 12.第一衰减片 13.第一柱面透镜 14.第三滤光片 15.第一CCD 16.遮挡片 17.第二衰减片 18.第二柱面透镜 19第四滤光片 20.第二CCD
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
图1中，本发明的装置中，波长为1064nm，偏振态为水平的被测平行激光束入射到第一半透半反镜1，半透半反镜1把入射光变成透射光和反射光，透射的被测平行激光束先经过一个作为光延迟可调装置的直角棱镜2，直角棱镜2的作用是保证由半透半反镜1分成的透射光和反射光经过不同路径到达和频晶体8之前的光程相等，由直角棱镜2出射的光进入第一反射镜3和I类匹配的KDP倍频晶体4上，产生波长为532nm的二倍频光，二倍频光用第一滤光片5将剩余的基频光去除，再经过半波片6将其偏振态由垂直偏振转变为水平偏振，反射的被测平行激光束经过第二反射镜7反射；波长为1064nm和532nm的激光分别以入射角10.0°和20.4°入射到匹配角为90°、切割角为45°、厚度为8mm的KDP和频晶体8上，产生355nm的三阶自相关信号，为了减少背景光，在和频晶体后依次用第二滤光片9和刀口10遮挡滤波，只让沿三阶自相关信号出射的光通过；三阶自相关信号经第二半透半反镜11分成两束，一束光依次经过第一衰减片12、第一柱面透镜13和第三滤光片14，进入第一CCD15；第一衰减片12衰减入射到第一CCD15上的光强，第一柱面透镜13将光沿一个方向会聚，第三滤光片14去除杂散光，第一CCD15位于第一柱面透镜13的焦面上，对三阶自相关信号强区域的强度分布进行测试；另外一束光依次经过遮挡片16、第二衰减片17、第二柱面透镜18和第四滤光片19，进入第二CCD20；遮挡片16将自相关信号强区域的光遮挡，使主峰的光强不进入第二CCD20，第二衰减片17衰减入射到第二CCD20上的光强，第二柱面透镜18将光沿一个方向会聚，第四滤光片19去除杂散光，第二CCD20位于第二柱面透镜18的焦面上，对三阶自相关信号分布强区域之外的强度分布进行测试；采用第一衰减片12和第二衰减片17分别衰减第一CCD15和第二CCD20的信号灰度到上述两个CCD线性响应范围内；第三滤光片14紧靠第一CCD15，第四滤光片19紧靠第二CCD20，尽量减少进入上述两个CCD的杂散光；采用第一柱面透镜13和第二柱面透镜18的作用是增加入射到第一CCD15和第二CCD20的光强度，提高探测信号水平。
测试前，先对两个CCD的空间位置进行标定，之后在装置中所有光学元件和CCD不动的情况下放置遮挡片，遮挡片遮挡光强分布中心；数据处理时，用测量到的信号灰度值乘上衰减片的衰减倍率，对两个CCD采集到的图形拼接时根据标定的特征点位置对齐，将两个CCD探测到的光斑信息经图像处理后进行重构，不同强度分布区域的光斑拼接而得到相关信号较完整分布。
Claims (2)
1.一种单发次超短激光脉冲对比度测量装置，其特征是，所述装置中的光路为，被测的平行激光束经过第一半透半反镜(1)后将光变成透射光和反射光，透射光依次经过作为光延迟可调装置的直角棱镜(2)、第一反射镜(3)、二倍频晶体(4)、第一滤光片(5)和半波片(6)，反射光经过第二反射镜(7)，两束光以位相匹配角入射到和频晶体(8)上产生三阶自相关信号，三阶自相关信号经第二滤波片(9)和刀口(10)遮挡滤波后用第二半透半反镜(11)将光分成两束，一束光依次经过第一衰减片(12)、第一柱面透镜(13)和第三滤光片(14)后进入第一CCD(15)对三阶自相关信号分布强区域光强进行测试；另外一束光依次经过遮挡片(16)、第二衰减片(17)、第二柱面透镜(18)和第四滤光片(19)后进入第二CCD(20)对三阶自相关信号分布强区域之外区域光强进行测试。
2.根据权利要求1所述的单发次超短激光脉冲对比度测量装置，其特征是，所述的直角棱镜采用两个呈45°放置的反射镜替代。
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