CN2655206Y - 全反射式发光二极管自相关测量仪 - Google Patents
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Abstract
一种用于超短脉冲激光脉冲宽度测量的全反射式发光二极管自相关测量仪，其光路构成是：入射光经一两孔光阑被分成强度相同的两束光，其中一束光由第一反射镜反射后经由压电陶瓷驱动器驱动的直角全反镜反射到第二反射镜，再由第二反射镜反射到抛物面镜，另一束光也经过第三反射镜反射，再经直角全反镜反射到第四反射镜，然后反射到抛物面镜，这两束光经过抛物面镜聚焦到位于焦点处的发光二级管的PN结上，然后输入到示波器上，根据示波器上的相关信号反推光脉冲的时间宽度。本实用新型具有结构简单、成本低、无色散、测量精度高和使用方便等特点。
Description
技术领域
本实用新型与超短脉冲激光有关，特别是一种超短脉冲激光脉冲宽度测量的全反射式发光二极管(LED)自相关测量仪。
背景技术
自20世纪以来，飞秒激光脉冲得到了飞速发展，就测量来说，脉宽的测量是最基本的。目前飞秒脉冲脉宽测量方法主要是自相关测量法，根据该方法制作的仪器称为自相关测量仪。根据接收相关信号的器件和材料来分，有双光子吸收的自相关测量法和二次谐波法。
二次谐波法(SHG)自相关仪的基本原理是将待测脉冲等分为两份，分别经过不同的光程后进入到非线性晶体里，两脉冲在非线性晶体里相互作用而产生二次谐波信号，这个信号由光电倍增管或CCD接收后，输入到示波器上，然后再由示波器上的相关信号脉宽来反推待测脉冲的宽度。根据测量时所需的脉冲数量，SHG法可以分为多次测量法和单次测量法。二次谐波法都需要使用非线性晶体来产生信号，而且在多次自相关测量仪和单次测量仪中分别需要使用光电倍增管和CCD做为探测的部件，他们的成本都比较高。发光二极管自相关测量仪是采用能产生双光子吸收效应的半导体发光二极管代替非线性晶体和光电倍增管的作用，可以大大降低自相关测量仪的成本，详见Piotr Wasylczyk，“Ultracompac tautocor relator for femtosecond laserpulses”，Rev.Sci.Instrum.，2001，Vol.72，No.4，2221-2223。半导体中的双光收过程是这样的：当能量大于半导体禁带能
的光子注入到半导体中，则光子被吸收，产生光电流。当
时，会产生双光子吸收，利用两个光子的能量来获得电子的跃迁，从而产生光电流。把待测光等分两份，让其中一份有变化的光程，然后将它们聚焦到发光二极管的PN结上，随着两脉冲分束的不同叠加，就会有不同的光电流产生，从这个相关信号的宽度就能反推待测脉冲的时间宽度。用发光二极管自相关测量仪可以大大降低这类自相关测量仪的成本。传统的发光二极管自相关测量仪采用迈克耳逊干涉仪的结构，如图2所示，它利用分束镜把待测光分成两束光，利用透镜聚焦到发光二极管的PN结上产生信号。由于该装置的光脉冲要穿过介质会带来色散，从而对测量结果的准确性会带来影响。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题在于克服上述现有的测量仪的缺点，提供一种全反射式发光二极管自相关测量仪。该测量仪应具有结构紧凑、运行稳定、测量重复性好和使用方便等特点。
本发明的技术解决方案是：
一种用于超短脉冲激光脉冲宽度测量的全反射式发光二极管自相关测量仪，其特征在于该测量仪的光路构成是：入射光经一两孔光阑被分成强度相同的两束光，其中一束光由第一反射镜反射后经由压电陶瓷驱动器驱动的直角全反镜反射到反射镜第二，再由第二反射镜反射到抛物面镜，另一束光也经过第三反射镜反射，再经直角全反镜反射到第四反射镜，然后反射到抛物面镜，这两束光经过抛物面镜聚焦到位于焦点处的发光二级管的PN结上，该PN结串连一电阻，然后输入到示波器上，根据示波器上的相关信号反推光脉冲的时间宽度。
所述的第一、第二、第三、第四反射镜均为镀金反射镜。
所述的两孔光阑的小孔的直径＝5mm，而两孔的间距为10mm。
本实用新型的主要优点是：
1)结构简单紧凑。
2)成本低。
3)调试，使用方便，操作人员容易上手。
4)测量简单快速，重复性好。
5)采用全反射技术，仪器无色散，测量精度高。
附图说明
图1为本实用新型全反射式发光二级管自相关测量仪的光路示意图
图2为传统发光二级管自相关仪光路示意图
图中：1-两孔光阑 2，5，9，11-镀金反射镜 3-压电陶瓷驱动器 4，10-镀金直角反射镜 6-镀金抛物面镜 7-示波器 8-发光二级管，该发光二级管上还串了一个1MΩ的电阻。
01，04-镀金直角反射镜 02，05-分束镜 03-压电陶瓷驱动器 06-透镜 07-发光二级管 08-示波器
具体实施方式
先请参阅图1，图1是本实用新型全反射式发光二级管自相关测量仪的光路示意图，由图可见，本实用新型全反射式发光二级管自相关测量仪的光路构成是：入射光经一两孔光阑1被分成强度相同的两束光，其中一束光由第一反射镜2反射后经由压电陶瓷驱动器3驱动的直角全反镜4反射到第二反射镜5，再由第二反射镜5反射到抛物面镜6，另一束光也经过第三反射镜11反射，再经直角全反镜10反射到第四反射镜9，然后反射到抛物面镜6，这两束光经过抛物面镜6聚焦到位于焦点处的发光二级管8的PN结上，该PN结串连一电阻，然后输入到示波器7上，根据示波器上的相关信号反推光脉冲的时间宽度。
本实用新型利用两孔光阑1把待测光分成两束，两孔光阑1的两小孔大小为5mm，间距为10mm，对于我们所要测量的光脉冲一般为ps到fs量级，小孔足够大衍射效应不明显，完全可以替代传统自相关仪用的分束片，还可减少光脉冲透过分束片带来的色散。利用抛物面镜6代替传统的透镜，抛物面镜6的焦距为30mm。焦距的大小对发光二级管8的灵敏度影响不大，较大的焦距只能让发光二级管8在更大的范围内前后移动而不十分影响发光二级管所能探测到的光信号，而影响发光二级管灵敏度的最大因素是光聚焦在PN结上的位置和角度，所以用抛物面镜代替透镜，不仅减少了因光脉冲在穿过介质时发生色散而导致光脉冲展宽，而且还有利于调节光在PN结上的位置，从而提高了测量结果的精确度。
Claims (3)
1、一种用于超短脉冲激光脉冲宽度测量的全反射式发光二极管自相关测量仪，其特征在于该测量仪的光路构成是：入射光经一两孔光阑(1)被分成强度相同的两束光，其中一束光由第一反射镜(2)反射后经由压电陶瓷驱动器(3)驱动的直角全反镜(4)反射到第二反射镜(5)，再由第二反射镜(5)反射到抛物面镜(6)，另一束光也经过第三反射镜(11)反射，再经直角全反镜(10)反射到第四反射镜(9)，然后反射到抛物面镜(6)，这两束光经过抛物面镜(6)聚焦到位于焦点处的发光二级管(8)的PN结上，然后输入到示波器(7)上。
2、根据权利要求1所述的全反射式发光二极管自相关测量仪，其特征在于所述的反射镜(2、5、11、9)为镀金反射镜。
3、根据权利要求1所述的全反射式发光二极管自相关测量仪，其特征在于所述的两孔光阑(1)的小孔的直径＝5mm，而两孔的间距为10mm。
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| CN 03210384 CN2655206Y (zh) | 2003-09-05 | 2003-09-05 | 全反射式发光二极管自相关测量仪 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN2655206Y true CN2655206Y (zh) | 2004-11-10 |
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| CN (1) | CN2655206Y (zh) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN102998006A (zh) * | 2012-11-12 | 2013-03-27 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 飞秒激光脉冲形状的测量装置 |
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2003
- 2003-09-05 CN CN 03210384 patent/CN2655206Y/zh not_active Expired - Fee Related
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