CN216869780U - 一种紫外1皮秒内超快脉冲时间宽度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及脉冲测量技术领域，尤其涉及一种紫外1皮秒内超快脉冲时间宽度测量装置，该装置包括移动镜组、分光镜、短波折射镜、第一长波反射镜、第二长波反射镜和光波接收组件，其中，由移动镜组和短波折射镜将紫外光波导向光波接收组件，由移动镜组、分光镜、第一长波反射镜和第二长波反射镜共同将380nm以上光波导向光波接收组件，进一步的光波接收组件能够获取紫外光波(即待测光波)，同时还能够获取380nm以上光波构成的光波干涉条纹，进而能够测量出待测光波的时间宽度，其测量精度能够满足对1皮秒内紫外光波时间宽度的测量。

Description

一种紫外1皮秒内超快脉冲时间宽度测量装置

技术领域

本实用新型涉及脉冲测量技术领域，尤其涉及一种紫外1皮秒内超快脉冲时间宽度测量装置。

背景技术

超短脉冲的时间宽度是衡量超短脉冲性能的一个重要参数，只有精确知道超短脉冲时间宽度的前提下，我们才能够对超短脉冲的性能有整体的了解，进而揭示超短脉冲激光器的物理机制，了解超短脉冲在产生、传输和变换过程中的特性，建立合理的理论模型，进而能够为产生更短的超短脉冲提供理论依据。

超快激光脉冲时间宽度通常采用双光子自相关与光学倍频技术进行测量，对于紫外激光脉冲(紫外激光脉冲)的时间宽度，通常采用超快条纹或者分幅相机的紫外短波激光脉冲测量技术进行测量，但是其精度只能够达到皮秒量级，负高压太高会导致仪器击穿损毁，结果复现性较差，另一种现有技术是采用光电探测器与超快示波器结合的测量技术，同样也是只能够达到皮秒量级，不太适用于对紫外1皮秒以内的激光脉冲进行测量。

实用新型内容

本实用新型提供了一种紫外1皮秒内超快脉冲时间宽度测量装置，用以解决现有技术中不太适用于对1皮秒内紫外激光脉冲的时间宽度测量的问题。

为解决上述问题，第一方面，本实用新型提供一种紫外1皮秒内超快脉冲时间宽度测量装置，其特征在于，包括：

移动镜组，所述移动镜组包括多个滤波折射镜，所述滤波折射镜能够透射380nm以上光波和能够折射紫外光波；

分光镜，所述分光镜的分光角度能够被调节，所述分光镜朝向光波发生的方向设置于所述移动镜组后端；

短波折射镜，所述短波折射镜的折射角度能够被调节，所述短波折射镜朝向光波发生的方向设置于所述移动镜组后端；

第一长波反射镜，所述第一长波反射镜朝向所述分光镜的光波折射方向设置；

第二长波反射镜，所述第二长波反射镜朝向所述分光镜的光波透射方向设置；

光波接收组件，所述光波接收组件朝向所述分光镜和所述短波折射镜设置；

其中，所述移动镜组和所述短波折射镜构成将紫外光波导向所述光波接收组件的第一光路，所述移动镜组、所述分光镜、所述第一长波反射镜和所述第二长波反射镜共同构成将380nm以上光波导向所述光波接收组件的第二光路。

根据所述第一方面，在一种可能的实现方式中，所述装置还包括高精度电控位移台，所述高精度位移台包括运动臂，所述短波折射镜和所述第一长波反射镜均设置于所述运动臂上，所述运动臂能够同时调节所述短波折射镜的折射角度和所述第一长波反射镜的反射角度。

根据所述第一方面，在一种可能的实现方式中，所述光波接收组件和所述第二长波反射镜均设置于所述高精度电控位移台上，所述高精度电控位移台能够调节所述光波接收组件的接收焦距和所述第二长波反射镜的反射角度。

根据所述第一方面，在一种可能的实现方式中，所述光波接收组件包括聚焦镜、采样晶体和探测器，所述聚焦镜、所述采样晶体和所述探测器依序设置，所述探测器设置于所述聚焦镜远离所述分光镜的一侧。

根据所述第一方面，在一种可能的实现方式中，所述探测器为光谱仪。

根据所述第一方面，在一种可能的实现方式中，所述移动镜组还包括电控驱动调节机构，多个所述滤波折射镜均通过榫牟结构设置于所述电控驱动调节机构上，所述电控驱动调节机构能够调节所述滤波折射镜的折射角度。

第二方面，本实用新型还提供一种应用于上述测量装置的测量方法，该测量方法包括以下步骤：

滤波折射镜将光波中的紫外光波折射到短波折射镜上，短波折射镜沿着第一光路将紫外光波折射到光波接收组件上；

光波接收组件获取得到紫外光波；

滤波折射镜将光波中380nm以上光波进行透射到分光镜上，分光镜将透射的光波分成第一部分光波和第二部分光波；

分光镜将第一部分光波折射到第一长波反射镜上，第一长波反射镜再将第一部分光波反射到光波接收组件上；

分光镜将第二部分光波透射到第二长波反射镜上，第二长波反射镜再将第二部分光波反射回分光镜上，分光镜将反射回来的第二部分光波进行分光后折射到光波接收组件上；

光波接收组件获取得到第一长波反射镜反射的第一部分光波和分光镜折射的第二部分光波。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出一种超快脉冲时间宽度测量装置，该装置包括移动镜组、分光镜、短波折射镜、第一长波反射镜、第二长波反射镜和光波接收组件，其中，由移动镜组和短波折射镜构成将紫外光波导向光波接收组件的第一光路，由移动镜组、分光镜、第一长波反射镜和第二长波反射镜构成将380nm以上光波导向光波接收组件的第二光路，通过第一光路和第二光路的导向，进一步的光波接收组件能够获取紫外光波(即待测光波)，同时还能够获取380nm以上光波构成的干涉条纹，进而能够测量出紫外光波(即待测光波)的时间宽度，其测量精度能够满足对1皮秒量级以下紫外光波的测量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了测量装置的整体结构示意图；

图2示出了测量方法的步骤流程示意图。

主要元件符号说明：

100-移动镜组；110-滤波折射镜；200-分光镜；300-短波折射镜；400-第一长波反射镜；500-第二长波反射镜；600-光波接收组件；610-聚焦镜；620-采样晶体；630-探测器；700-高精度电控位移台；710-运动臂；800-光波发生器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1，本实用新型提供一种紫外1皮秒内超快脉冲时间宽度测量装置(以下简称测量装置)，该测量装置包括移动镜组100、分光镜200、短波折射镜300、第一长波反射镜400、第二长波反射镜500和光波接收组件600，其中，移动镜组100包括有多个滤波折射镜110，滤波折射镜110能够将光波中380nm以上的光波(可见光)进行透射，同时能够将光波中的紫外光波(即待测量紫外光)进行过滤后折射到短波折射镜300上。

移动镜组100和短波折射镜300构成第一光路，第一光路能够将紫外光波进行折射后导向光波接收组件600；移动镜组100、分光镜200、第一长波反射镜400和第二长波反射镜500构成第二光路，第二光路能够将380nm以上的可见光波导向光波接收组件600上。

具体的，移动镜组100设置成可调节折射角度的结构，当然也可以设置成不可调节角度的结构，并且朝向光波发生的方向设置，当光波朝向移动镜组100发射后，滤波折射镜110能够接收到发射的光波，同时，滤波折射镜110的折射角度可以调节，进而实现对紫外光波的折射方向进行控制，并且对380nm以上的光波(可见光)进行透射。

短波折射镜300朝向移动镜组100的方向设置，可以理解的是，当滤波折射镜110对紫外光波进行折射时，短波折射镜300能够对其折射的紫外光波进行接收，进一步的对滤波折射镜110折射的紫外光波进行再一步的折射。

短波折射镜300的折射角度可以被调节，同时，短波折射镜300朝向光波射过来的方向设置于移动镜组100的后端，当滤波折射镜110将紫外光波折射到短波折射镜300上后，短波折射镜300再将其折射到光波接收组件600上。

请继续参阅图1，分光镜200朝向光波发生的方向设置在移动镜组100的后端，当光波朝向滤波折射镜110方向发射时，380nm以上光波(可见光)透射过滤波折射镜110后照射在分光镜200上，分光镜200设置成折射角度可被调节的结构，进而能够控制分光镜200的分光角度，分光镜200优选的采用五五分光镜，当然也可以采用四六分光镜。

在380nm以上光波(可见光)照射到分光镜200上后，分光镜200将380nm以上光波(可见光)分成两个部分的光波，分别为第一部分光波和第二部分光波，其中，第一部分光波被分光镜200折射到第一长波反射镜400上，第二部分光波被分光镜200折射到第二长波反射镜500上。

第一长波反射镜400朝向分光镜200的光波折射方向设置在分光镜200的一侧，并且其反射角度可以被调节，当分光镜200将可见光折射到第一长波反射镜400上后，第一长波反射镜400进一步的将其反射到光波接收组件600上。

第二长波反射镜500朝向分光镜200的透射方向设置，即设置在分光镜200的另一个折射方向上，当分光镜200将380nm以上光波(可见光)折射到第二长波反射镜500上后，进一步的第二长波反射镜500由将其反射回分光镜200上进行再一次的分光，分光镜200对第二长波反射镜500折射的光波进行分光后折射到光波接收组件600上。

请继续参阅图1，移动镜组100和短波折射镜300共同构成第一光路，第一光路能够将光波中的紫外光波导向光波接收组件600上，可以理解的是紫外光波是不可见的紫外光，即待测的光波。

同时，移动镜组100、分光镜200、第一长波反射镜400和第二长波反射镜500共同构成第二光路，第二光路能够将380nm以上光波(可见光)导向光波接收组件600；其中，分光镜200将380nm以上光波分成两个部分后，形成第一部分光波和第二部分光波，第一部分光波经过第一长波反射镜400反射到光波接收组件600上，第二部分光波经过第二长波反射镜500反射回分光镜200上后，分光镜200继续将其分光，进一步的将其折射到光波接收组件600上，第一部分光波和第二部分光波在光波接收组件600上能够形成光波干涉条纹，可以理解的是光波干涉条纹为已知时间宽度的可见光相互干涉形成。

此时，在光波接收组件600已经接收到待测光波和光波干涉条纹，进一步的能够测量出紫外光波(待测光波)的时间宽度，该测量装置不仅仅能够有效的提高对光波时间宽度的测量精度，还能够满足对1皮秒以下光波的测量精度。

请继续参阅图1，作为本实用新型的一种优选实施方式，该测量装置还包括高精度电控位移台700，电控位移台700用于调节各个光镜的角度，以提高光波接收组件600对光波的接收精度。

具体的，高精度位移台700还包括运动臂710，短波折射镜300和第一长波反射镜400均设置在运动臂710上，高精度位移台700采用智能控制系统进行控制，其能够控制运动臂710对短波折射镜300和对第一长波反射镜400的折射角度，进而保证了短波折射镜300和第一长波反射镜400折射角度的准确性，有效的提高了光波接收组件600对光波的接收效果，提高了测量装置的测量精度。

请继续参阅图1，优选的，光波接收组件600包括聚焦镜610、采样晶体620和探测器630，聚焦镜610将射过来的光波聚焦在采样晶体620上，进一步的探测器630对采样晶体620上的光波进行获取，进而得到紫外光波(即待测光波)和可见光波形成的光波干涉条纹数据，通过对紫外光波(即待测光波)和光波干涉条纹数据进一步的计算即可得到紫外光波(即待测光波)的时间宽度，通过聚焦镜610的设置能够有效提高采样晶体620对光波的获取精度，进而极大的提升测量装置的测量精度。

具体的，聚焦镜610、采样晶体620和探测器630依序排列设置，聚焦镜610靠近光波折射过来的方向设置，探测器630设置在聚焦镜610远离分光镜200的一侧，采样晶体620设置在聚焦镜610和探测器630之间，同时光波接收组件600设置在高精度电控位移台700上，高精度电控位移台700能够对聚焦镜610的聚焦角度进行调节，同时还能够对采样晶体620的接收角度进行调节。

优选的，探测器630为一种光谱仪。

在该测量装置中，移动镜组100不仅包括有多个滤波折射镜110，同时还包括有电控驱动调节机构，电控驱动调节机构与高精度电控位移台700连接，用于调节滤波折射镜110的折射角度。

具体的，滤波折射镜110均通过榫牟结构设置在电控驱动调节机构上，通过榫牟结构的设计，在更换滤波折射镜110时能够保持原有的折射角度，进而保证滤波折射镜110的折射精度。

在本实用新型的技术方案中，该测量装置还包括光波发生器800，该光波发生器800朝向移动镜组100设置，用于光波的产生，并且在产生光波射向移动镜组100后，通过高精度电控位移台700以及电控驱动调节机构等调节装置的控制下，能够实现对滤波折射镜110、分光镜200、短波折射镜300、第一长波反射镜400和第二长波反射镜500的光波折射角度的调节，通过智能控制进一步的保证彼此之间的配合角度的准确性，进而能够极大的提升测量装置的测量精度。

请参阅图2，本实用新型还提供一种测量方法，采用上述的测量装置进一步的实现对1皮秒内紫外光波的测量，该测量方法具体的包括以下步骤：

步骤S100、在光波发生器800产生光波照射到移动镜组100上后，其中的滤波折射镜110将光波中的紫外光波折射到短波折射镜300上，短波折射镜300沿着第一光路将紫外光波折射到光波接收组件600上。

步骤S200，进一步的光波接收组件600能够获取得到紫外光波(即待测光波)。

步骤S300，同时，滤波折射镜110将光波中380nm以上光波进行透射到分光镜200上，进一步的分光镜200将透射的光波分成第一部分光波和第二部分光波。

步骤S400，进一步的分光镜200将第一部分光波折射到第一长波反射镜400上，第一长波反射镜400再将第一部分光波反射到光波接收组件600上，进而光波接收组件600获取得到第一部分光波。

步骤S500，同时，分光镜200将第二部分光波透射到第二长波反射镜500上，进一步的第二长波反射镜500将第二部分光波反射回分光镜200上，分光镜200再将反射回来的第二部分光波进行分光后折射到光波接收组件600上，进而光波接收组件600获取得到第二部分光波。

步骤S600，最后光波接收组件600获取得到第一长波反射镜400反射的第一部分光波和分光镜200折射的第二部分光波，其中第一部分光波和第二部分光波在光波接收组件600上共同构成光波干涉条纹。

此时，光波接收组件600获取得到待测光波和光波干涉调节，进一步的计算能够测量出紫外光波(待测光波)的时间宽度，不仅有效的提高了测量的精度，还能够满足对1皮秒量级以下光波的测量。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种紫外1皮秒内超快脉冲时间宽度测量装置，其特征在于，包括：

移动镜组，所述移动镜组包括多个滤波折射镜，所述滤波折射镜能够透射380nm以上光波和能够折射紫外光波；

分光镜，所述分光镜的分光角度能够被调节，所述分光镜朝向光波发生的方向设置于所述移动镜组后端；

短波折射镜，所述短波折射镜的折射角度能够被调节，所述短波折射镜朝向光波发生的方向设置于所述移动镜组后端；

第一长波反射镜，所述第一长波反射镜朝向所述分光镜的光波折射方向设置；

第二长波反射镜，所述第二长波反射镜朝向所述分光镜的光波透射方向设置；

光波接收组件，所述光波接收组件朝向所述分光镜和所述短波折射镜设置；

其中，所述移动镜组和所述短波折射镜构成将紫外光波导向所述光波接收组件的第一光路，所述移动镜组、所述分光镜、所述第一长波反射镜和所述第二长波反射镜共同构成将380nm以上光波导向所述光波接收组件的第二光路。

2.根据权利要求1所述的紫外1皮秒内超快脉冲时间宽度测量装置，其特征在于，所述装置还包括高精度电控位移台，所述高精度电控位移台包括运动臂，所述短波折射镜和所述第一长波反射镜均设置于所述运动臂上，所述运动臂能够同时调节所述短波折射镜的折射角度和所述第一长波反射镜的反射角度。

3.根据权利要求2所述的紫外1皮秒内超快脉冲时间宽度测量装置，其特征在于，所述光波接收组件和所述第二长波反射镜均设置于所述高精度电控位移台上，所述高精度电控位移台能够调节所述光波接收组件的接收焦距和所述第二长波反射镜的反射角度。

4.根据权利要求1所述的紫外1皮秒内超快脉冲时间宽度测量装置，其特征在于，所述光波接收组件包括聚焦镜、采样晶体和探测器，所述聚焦镜、所述采样晶体和所述探测器依序设置，所述探测器设置于所述聚焦镜远离所述分光镜的一侧。

5.根据权利要求4所述的紫外1皮秒内超快脉冲时间宽度测量装置，其特征在于，所述探测器为光谱仪。

6.根据权利要求1所述的紫外1皮秒内超快脉冲时间宽度测量装置，其特征在于，所述移动镜组还包括电控驱动调节机构，多个所述滤波折射镜均通过榫牟结构设置于所述电控驱动调节机构上，所述电控驱动调节机构能够调节所述滤波折射镜的折射角度。

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