DE2044908A1 - Method and device for measuring the duration of ultrashort light pulses - Google Patents
Method and device for measuring the duration of ultrashort light pulsesInfo
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Classifications
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- G04F13/026—Measuring duration of ultra-short light pulses, e.g. in the pico-second range; particular detecting devices therefor
Description
Verfahren und Vorrichtung sur Messung der Dauer ultrakurzer LichtimpulseMethod and device for measuring the duration of ultrashort light pulses
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Dauer von ultrakurzen Impulsen von 1« wesentlichen monochromatischem Licht sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a device for Measurement of the duration of ultrashort pulses of 1 «essential monochromatic light and a device for carrying out the method.
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von nur einigen Plkosekunden (10 s) gemessen werden. Sie findet daher bevorzugt Anwendung la Laserbereioh. Lasergeneratoren eines speziellen« "Laser mit Sperrbetrieb11 genannten Typs emittieren ImpulszUge von ultrakurzen Impulsen, deren Dauer zwischen 0,4 Manoselcunden bei Lasern alt Helium-Meon-Oas und bis zu weniger als 2 Plkoeekunden bei Feststofflasern auscan be measured in just a few plkoseconds (10 s). It is therefore preferably used in the laser field. Laser generators of a special type called "" laser with blocking operation 11 emit pulse trains of ultrashort pulses, the duration of which is between 0.4 manosel seconds for lasers old Helium-Meon-Oas and up to less than 2 plkoekuonds for solid-state lasers
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neodymdotiertem Glas liegt.neodymium-doped glass.
Diese Impulse werden zeitlich durch die Laufzeit 2 L/C der Photonen im Laser-Hohlraum voneinander getrennt (wobei L die Länge des Hohlraumes und C die Lichtgeschwindigkeit ist). Diese Laufzeit beträgt im Allgemeinen einige Nanosekunden. Mit Hilfe geeigneter Vorrichtungen kann man gegebenenfalls einen einzelnen Lichtimpuls isolieren, der zu des vom Laser mit Sperrbetrieb emittierten Impulszug ultrakurzer Impulse gehört. Die Anwer.durderart kurzer Lichtimpulse 1st In gewissen Fällen sehr Interessant wie z.B. zur Verbesserung der Präzision gewisser Messungen etwa in der Lasertelemetrie oder auch für das Studium fundamentaler physikalischer Erscheinungen wie der Wechselwirkung von Laserstrahlung mit Materie. Derartige Messungen setzen allerdings voraus, daß die Dauer dieser ultrakurzen Lichtimpulse mit genügender Genauigkeit bestimmt werden kann.These pulses are timed by the transit time 2 L / C of the Photons separated from each other in the laser cavity (where L is the length of the cavity and C is the speed of light). These The transit time is generally a few nanoseconds. With help Suitable devices can optionally isolate a single pulse of light that corresponds to that of the laser with blocking operation emitted pulse train of ultrashort pulses heard. The use of such short light pulses is very interesting in certain cases, e.g. to improve the precision of certain Measurements in laser telemetry, for example, or for studies fundamental physical phenomena such as the interaction of laser radiation with matter. Set such measurements however, that the duration of these ultra-short light pulses can be determined with sufficient accuracy.
Zu diesem Zweck wurden bereits verschiedene Verfahren entwickelt, aber ihre Anwendung ist mehr oder minder unbequem und erfordert relativ hohe Lichtenergien. Gewisse Verfahren benötigen mehrere aufeinanderfolgende Schritte» während bei anderen "direkt" genannten Verfahren ein einzelner Impuls für eine einmalige Messung herangezogen wird. Allein diese letzteren Verfahren sind daher wirklich interessant.Various methods have been developed for this purpose, but their use is more or less inconvenient and inconvenient requires relatively high light energies. Certain procedures require several sequential steps while others "Direct" method, a single pulse is used for a one-off measurement. These latter methods alone are therefore really interesting.
Ein erstes direktes Verfahren besteht darin, daß man den Lichtstrahl auf eine für die Emissionswellenlänge der einfallenden Strahlung empfindliche Photokathode fallen läßt, die an der Photokathode losgelösten Elektronen in eine bestimmte Richtung beschleunigt und den gebildeten Elektronenstrahl senkrecht zur Besohleunigungsriohtung alt Hilfe eines sehr starken magnetischen oder elektrostatischen Feldes abkippen IKBt b*w. zum Pendeln bringt und eohließlioh die Einfallslänge des abgelenkten Elektronenstrahls auf einem senkrecht zur Besohleunigungsriohtung angeordneten Pluoressenxsohim bestimmt. Dies« Ablenkung desA first straightforward method is to use the Light beam can fall on a sensitive to the emission wavelength of the incident radiation photocathode, which is attached to the Electrons released from the photocathode are accelerated in a certain direction and the electron beam formed is perpendicular to the Acceleration direction alt tilt with the help of a very strong magnetic or electrostatic field IKBt b * w. for commuting brings and eohliesslioh determines the length of incidence of the deflected electron beam on a Pluoressenxsohim arranged perpendicular to the direction of acceleration. This «distraction of the
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Elektronenstrahls unterscheidet sich von der in Kathodenstrahlröhren üblicherweise angewandten Ablenkung in der Weise, dafi eine sehr hohe Feldstärke für die Ablenkung benötigt wird» da die Lichtinpulse nur eine sehr geringe Ausdehnung haben. Diese sehr übersichtliche Methode erfordert relativ schwierig su betreibende MIttel für die Ablenkung und wird aus diesen Orunde wenig angewandt« sie befindet sich vielnehr noch In Versuohsstadiun.Electron beam differs from the deflection commonly used in cathode ray tubes in the way that a very high field strength is required for the deflection »da the light impulses have only a very small extent. This very straightforward method requires relatively difficult to operate means for the distraction and is made out of this orunde Little used "it is much more still in Versuohsstadiun.
Ein zweites Verfahren basiert auf der Fluoreszenzenlselon organischer Lösungen bei gleichseitiger Einwirkung von 2 Photonen. Ein Behälter nlt einer geeigneten organischen Lösung, der an eine« Ende durch einen Spiegel verschlossen ist, wird In den Strahlengang des Lichtstrahls gebracht. Dieser wird von Spiegel zurückgeworfen und durohquert daher den Behälter zweimal. Die Enisslon von Fluoreezenzlioht ist in dieser organischen Lösung bei Einwirkung nur eines Photons praktisch vernaohläseigbar, während sie bei gleichzeitiger Einwirkung von 2 Photonen relativ stark Jet; es tritt also eine Verstärkung auf, wenn die ultrakurzen Impulse des einfallenden und reflektierten Lichtstrahls zur Koinzidenz können. Diese Erscheinung wird nit Hilfe eines photographisohen Gerätes registriert und nan braucht dann nur die Länge der Zonen aussunessen, in denen die Fluoreszenzliohtenlssion verstärkt 1st. FUr die Laser, deren Längenwelle; bei 1,06 μ liegt, könnt Rhodanlnlösung als organische Lösung in Betracht.A second method is based on the fluorescence isolon of organic solutions with the simultaneous action of 2 photons. A container containing a suitable organic solution, which is closed at one end by a mirror, is placed in the path of the light beam. This is reflected back by the mirror and therefore crosses the container twice. In this organic solution, the enisslon of Fluoreezenzlioht is practically vernaohläseigbar with the action of only one photon, while with the simultaneous action of 2 photons it is relatively strong jet; a gain occurs when the ultra-short pulses of the incident and reflected light beam can coincide. This phenomenon is registered with the aid of a photographic device, and then only needs to measure the length of the zones in which the fluorescence radiation is intensified. For lasers whose length wave; at 1.06 μ , rhodanine solution can be considered as an organic solution.
Bei einen anderen Verfahren wird die bei gleichzeitiger Einwirkung von 2 Photonen erzeugte Schwärzung eines Filme oder einer photographisohen Platte ausgenutzt, deren Empfindlichkeit bei Einwirkung nur eines einzigen Photons sehr gering 1st.Another method is the blackening of a film or of a photographic plate exploited its sensitivity is very low when only a single photon acts.
Der größte Machten dieser Verfahren 1st Ihr Mangel an Empfingliohkelt für ultrakurze Impulse von sehr geringer Energie.The greatest power of these procedures is their lack of Receives ultrashort pulses of very low energy.
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Man benötigt nämlich Impulse mit einer Energie von Jeweils zumindest einigen hundert MüllJoule. Diese Verfahren können daher für die Bestimmung der Lichtimpulsdauer von Lasergeneratoren ohne Verstärker nicht angewandt werden. Bei Verwendung von organischen Lösungen ergibt sich als weitere Schwierigkeit, daß diese in Gegenwart von Licht Ermüdungserscheinungen zeigen: Sie müssen daher unter Lichtabschluß verwendet und häufig erneuert werden.You need pulses with an energy of at least a few hundred joules of garbage each. These methods can therefore be used to determine the light pulse duration of laser generators cannot be used without an amplifier. When using organic solutions, there is a further difficulty that they show signs of fatigue in the presence of light: they must therefore be used in the dark and often renewed will.
Ziel der Erfindung ist daher ein Verfahren und eine Vorrichtung, die den praktischen Anforderungen besser gerecht werden als die bislang bekannten, insbesondere hinsichtlich der vorstehend angegebenen Mängel. Spezielles Ziel ist ein Verfahren zur Messung von ultrakurzen Lichtimpulsen, deren Energie sehr gering sein und einige Millijoule betragen kann unter Heranziehung eines einzelnen Impulses. Dieses Ziel wird dank einer Verstärkung der für die Messung der Impulsdauer herangezogenen Erscheinungen erreicht.The aim of the invention is therefore a method and a device that better meet the practical requirements than those previously known, in particular with regard to the defects specified above. The special goal is a method for measuring ultrashort light pulses and their energy can be very small and amount to a few millijoules using a single pulse. This goal is thanks an amplification of the phenomena used to measure the pulse duration is achieved.
Im einzelnen ist das erfindungsgemäfle Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß nan einen polarisierten Lichtstrahl in zwei gleiche Teilstrahlen aufspaltet, die man naoh Durchlaufen eines gleichen Lichtweges auf einer Photokathode zur Interferenz bringt, die durch eine im Vakuum angeordnete dünne Metallschicht gebildet wird und deren Elektronenaustrittsarbeit höher ist, als die Energie der einfallenden Photonen; daß man mit Hilfe von an dieser Photokathode naoh einem Mehrfaohphotonenprozess durch koinzidierende Photonen von beiden Lichtstrahlen und nicht nur von einem Lichtstrahl losgelösten Elektronen eine Abbildung der Mehrfaohphotonenweohselwirkungszone der Photokathode erzeugt, deren Ausdehnung 1 ausmisst und daraus die Dauer der Lichtimpuls« ableitet.In detail, the method according to the invention is thereby characterized that nan splits a polarized light beam into two equal partial beams, which one after passing through one brings the same light path to interference on a photocathode, through a thin metal layer arranged in a vacuum is formed and whose work function of electrons is higher than the energy of the incident photons; that one with the help of at this photocathode naoh a Mehrfaohphoton process by coinciding photons from both light beams and not only electrons detached from a light beam create an image of the multifunctional photon interaction zone of the photocathode, the extent of which 1 measures and from this the duration of the light pulse « derives.
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Wenn die Zahl der an der Photokathode losgelösten Elektronen relativ gering 1st, was bei Lichtimpulsen von geringer Stärke der Fall ist, werden diese Elektronen vor ihrer Verwendung zur Erzeugung einer Abbildung der Mehrfachphotonenweohselwirkungszone verstärkt.If the number of electrons released from the photocathode is relatively small, which is lower in the case of light pulses If so, these electrons are amplified prior to being used to create an image of the multiple photon interaction zone.
Gemäß der Erfindung wird ebenfalls eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch eine Vorrichtung zur Aufspaltung des Lichtstrahls in zwei gleiche Teilstrahlen, eine Fhotokathode, die durch eine in Vakuum angeordnete dünne Metallschicht gebildet wird, Mittel zur Herbeiführung einer Interferenz der beiden gleichen Teilstrahlen auf der Fhotokathode, sowie geeignete Mittel zur Erzeugung einer Abbildung der Mehrfaohphotonenwechselwirkungszone beider Strahlen auf der Photokathode alt Hilfe der nach einen Mehrfachphotonenprozesse aus der Metallschicht losgelösten Elektronen.According to the invention, a device for performing this method is also proposed, which is characterized is through a device for splitting the light beam into two equal partial beams, a photocathode, which is through a A thin metal layer arranged in a vacuum is formed, means for bringing about an interference of the two identical partial beams on the photocathode, as well as suitable means for generating an image of the multi-photon interaction zone both rays on the photocathode old help the detached after a multiple photon process from the metal layer Electrons.
GemäB einer ersten bevorzugten AusfUhrungsforn umfaßt die Vorrichtung ein Vervielfachersystem für die aus der Metallschicht losgelösten Elektronen, das direkt hinter der Photokathode angeordnet 1st, sowie Mittel zur Analyse dieser vervielfachten Elektronen, die durch eine photographisohe Platte oder einen Fluoreszenzschirm gebildet werden können.According to a first preferred embodiment, the Device a multiplier system for the electrons detached from the metal layer, which is arranged directly behind the photocathode, as well as means for analyzing these multiplied Electrons passing through a photographic plate or a Fluorescent screen can be formed.
Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Beschreibung einer als nicht einschränkendes Beispiel angegebenen Ausfunrungeart besser verständlioh werden. Diese Beschreibung bezieht sich auf die angefügt Zeichnung, in der ein Schema für eine Vorrichtung zur Messung ultrakurzer Llohtlmpulse gemäfl der Erfindung dargestellt 1st.The invention is based on the following description A type of embodiment given as a non-restrictive example can be better understood. This description relates to the attached drawing, in which a scheme for a device for measuring ultrashort light pulses according to the invention shown 1st.
Beim erflndungegealUten Verfahren wird der bei Metallen, wie Oold, Cäsium· Silber oder Nickel beobachtete ηlohtlineareIn the case of the invention, the process used for metals, such as oold, cesium · silver or nickel observed ηlohtlinear
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photoelektrische Effekt ausgenutzt. Photonen mit einer Energie hv, die geringer ist als die für die Herauslösung von Elektronen aus dem Metall erforderliche Energie, führen nur bei gleichzeitiger Einwirkung: mehrerer Photonen zu einer photoelektrischen Emission. Man nennt diese Erscheinung einen Mehrfachphotonenprozess. Die Erfahrung zeigt, daß in diesem Fall die Zahl η der herausgelösten Elektronen durch die folgende Beziehung wiedergegeben wird:exploited photoelectric effect. Photons with an energy hv, which is lower than that for the release of The energy required by electrons from the metal only leads to the simultaneous action of several photons in a photoelectric Emission. This phenomenon is called a multiple photon process. Experience shows that in this case the number η of electrons released by the following relation is reproduced:
in der k eine Konstante, E das der Lichtwelle zugeordnete elektrische Feld und ·<· ein Koeffizient ist, der von der Natur des die Photokathode bildenden Metalls und der Wellenlänge der einfallenden Photonen abhängt.in which k is a constant, E is the electric field associated with the light wave and · <· is a coefficient that is due to nature of the metal forming the photocathode and the wavelength of the incident photons.
Der Wert des Koeffizienten * .st gleich dem Verhältnis zwischen der Elektronenaustrifcts^ "beit des Metalls und der Energie der einfallenden Photonen. So hat «c einen Wert von 2 für Cäsium und von 6 für Gold und Silber. Bei einer ebenen Welle, die sich in einem nichtmagnetischen Milieu mit dem Brechungsindex η fortpflanzt, ist die Lichtleistung mit dem Wert des elektrischen Feldes E durch die folgende Beziehung verbunden :The value of the coefficient * .st equal to the ratio between the Elektronenaustrifcts ^ "beit the metal and the energy of the incident photons. So," has c has a value of 2 for cesium and 6 for gold and silver. In a plane wave propagating propagates in a non-magnetic medium with the refractive index η, the light output is related to the value of the electric field E by the following relation:
" - * » (frf *2 "- *» (frf * 2
wobei^T— die Impedanz im luftleeren Raum, d.h. 3T?a, ist.where ^ T- is the impedance in a vacuum, ie 3T? a .
Das erfindungsgθmaßβ Verfahren besteht nun darin, daß man ausgehend von dem im wesentlichen parallelen monochromatischen Lichtstrahl, der duroh die zu bestimmenden ultrakurzen Licht-The method according to the invention now consists in that one starting from the essentially parallel monochromatic light beam, which duroh the ultrashort light to be determined
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Impulse gebildet wird, zwei Teilstrahlen erzeugt, die mn nach Durchlaufen eines gleichen optischen Weges auf einer Photokathode zur Interferenz bringt, deren Energie für die Loslttsung von Elektronen höher ist, als die Energie der einfallenden Photonen. Durch Aufspaltung des ursprünglichen Lichtstrahls ist man in der Lage, swei Impulse miteinander interferieren su lassen« die mit dem im ursprünglichen Strahl enthaltenen auszulassenden Impuls identisch sind.Impulse is formed, two partial beams are generated, the mn after Passing the same optical path on a photocathode causes interference, the energy of which is necessary for the detachment of electrons is higher than the energy of the incident photons. By splitting the original ray of light is one is able to let two impulses interfere with each other « those to be omitted with that contained in the original ray Impulse are identical.
Auf der durch eine dünne Metallschicht Im Vakuum gebildeten ( Photokathode findet eine Wechselwirkung vom Nehrfaohphotonentyp zwischen den in Koinzidenz befindlichen Photonen der beiden TeIlstrahlen und den Elektronen der dünnen Sohloht statt. Bs wird dann eine gewisse Anzahl dieser Elektronen aus der Sohloht herausgeschleudert. Wenn E1 (t) und E2 (t) die Werte der Jeweils mit der Llohtwelle beider Strahlen verbundenen elektrischen Felder sum Zeltpunkt t sind» erhllt das durch Interferenz beider Strahlen an einem Punkt der Photokathode resultierende elektrisohe Feld die Form K(t) - E1 (t) +E2 (t +*)» wobei? die Verzögerung swisohen den beiden Interferierenden Liohtwellen an dem betrachteten Punkt der Photokathode 1st. Wenn das Ansprechen der Photokathode nicht linear 1st, erhält man einen Ausdruok, * der proportional sur Funktion der Besiehung g^belder Impulse " 1st:On the formed by a thin metal layer in vacuum (photocathode is an interaction of Nehrfaohphotonentyp between located in coincidence photons of the two partial beams and the electrons of the thin Sohloht instead. Bs is then thrown out a certain number of these electrons from the Sohloht. If E 1 ( t) and E 2 (t) are the values of the electric fields associated with the Lloht wave of both beams at the point t »the electrical field resulting from interference of the two beams at a point on the photocathode takes the form K (t) - E 1 (t ) + e 2 (t + *) "where? the delay swisohen the two interferents Liohtwellen at the relevant point of the photocathode 1st. If the response of the photocathode 1st nonlinear, one obtains a Ausdruok, * the proportional sur function of Besiehung g ^ belder impulse "1st:
β Μ -γΞ/*! E1 . B2 B^ dtβ Μ -γΞ / *! E 1 . B 2 B ^ dt
Das nicht rein thermisch bedingt Untergrundrausohen rührt vom Mehrfaohphotonenanspreohen der Photokathode her, das auf die Wirkung von zumindest zwei von nur einem der beiden Teilstrahlen herstammenden Photonen zurückzuführen ist. ExperimentellThe background noise, which is not purely thermal, is due to the Mehrfaohphotonenanspreohen the photocathode, which is on the Effect of at least two of only one of the two partial beams originating photons can be attributed. Experimental
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beobachtet man eine Verstärkung der photoelektrischen Emission in den Bereichen der Photokathode, die von dem koinzidierenden Impulsen überstrichen werden. Die Abmessungen dieser Mehrfachphotonenwechselwirkungs- oder Koinzidenzzonen stehen direkt mit der Impulsdauer der ultrakurzen Impulse in Beziehung. Wenn die Zahl der aus der Metallschicht losgelösten Elektronen nicht für die direkte Erzeugung eines Bildes der Koinzidenzzone ausreicht, wird sie mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung verstärkt. one observes an amplification of the photoelectric emission in the areas of the photocathode which are of the coincident Impulses are swept over. The dimensions of these multiple photon interaction or zones of coincidence are directly related to the pulse duration of the ultrashort pulses. if the number of electrons released from the metal layer is not sufficient for the direct generation of an image of the coincidence zone, it is reinforced with the help of a suitable device.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei der ein Parallelstrahl 1 von monochromatischem Licht, das durch die auszumessenden ultrakurzen Impulse gebildet wird, mit Hilfe einer Aufspaltungsvorrichtung 2 aufgespalten wird, die aus einem semitransparenten dünnen Plättchen besteht, dessen Refelexionskoeffizient gleich 0,5 ist. Man erhält also zwei identische Teilstrahlen 2 und 4. Diese Strahlen J: und 4 werden durch Spiegel 5 und 6 reflektiert uind interferieren dann auf einer Photokathode J, die in einer zur Ebene, die durch das elektrische Feld und die Fortpflanzungsrichtung bestimmt ist, normalen Ebene angeordent ist. Die beiden Strahlen 3 und 4 treffen nach Durchlaufen eines gleichen Llchtweges mit dem gleichen Einfallswinkel Θ auf. Der Lichteinfall an der Kathode ist nahezu tangential, d.h., daß θ in der Gegend von 90° liegt. Die Auswahl des Wertes für diesen Winkel wird durch den Umstand bestimmt, daß in diesem Falle der Wert für das der polarisierten Lichtwelle in den beiden Strahlen J3 und 4 zugeordnete elektrische Feld E (t) maximal ist, da dieses Feld E (O praktisoh normal zur Oberfläche der Photokathode 7 gerichtet ist. Diese wird durch eine in einem Sekun-Fig. 1 shows an embodiment of a device for carrying out the method, in which a parallel beam 1 of monochromatic light, which is formed by the ultrashort pulses to be measured, is split with the aid of a splitting device 2, which consists of a semitransparent thin plate whose reflection coefficient is the same 0.5 is. Two identical partial beams 2 and 4 are obtained. These beams J: and 4 are reflected by mirrors 5 and 6 and then interfere on a photocathode J, which is in a plane normal to the plane determined by the electric field and the direction of propagation is arranged. The two rays 3 and 4 impinge after passing through the same light path with the same angle of incidence Θ . The incidence of light at the cathode is almost tangential, ie θ is in the region of 90 °. The selection of the value for this angle is determined by the fact that in this case the value for the electric field E (t) associated with the polarized light wave in the two beams J3 and 4 is maximum, since this field E (O is practically normal to Surface of the photocathode 7 is directed. This is through a one-second
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därvakuum angeordnete, an Nasse liegende Netallschicht von geringer Stärke gebildet. Hinter der Photokathode 1J und der Interferenzfläche der beiden Strahlen 3 und 4 direkt gegenüberstehend befindet sich ein Netzwerk oder Raster paralleler Elektronenvervielfacherfäden 8, die mit Hilfe eines Generators durch eine Potentialdifferenz in der Gegend von einigen Kilovolt polarisiert sind. Jeder dieser Fäden bzw. Fasern, deren Durchmesser in der Gegend von einigen 10 Mikron liegt, verhält sich wie ein Elektronenvervielfacher mit einem System von Dynoden. In dem für den nichtlinearen Phötoeffekt interessierenden Bereich der Photokathode verstärken diese Fäden bzw. Fasern die empfange- " nen Elektronen. Der MuItipilkatIonsfaktor kann sehr hoch sein und 10 erreichen. Am Ausgang dieser Fasern 8 werden die Elektronen von einem Fluoreszenzschirm 10 empfangen, der zur Fluoreszenz angeregt wird. Die photographische Registrierung dieser Zone liefert die Breite 2 1 für die Koinzidenzzonen der ultrakurzen Impulse. Der Wert 1 wird sehr einfach durch die Beziehung gegeben :Metal layer of low thickness, arranged in a vacuum and lying on the wet, is formed. Behind the photocathode 1 J and the interference surface of the two beams 3 and 4 directly opposite is a network or grid of parallel electron multiplier threads 8 which are polarized with the help of a generator by a potential difference in the region of a few kilovolts. Each of these threads or fibers, the diameter of which is in the region of a few tens of microns, behaves like an electron multiplier with a system of dynodes. In the area of the photocathode that is of interest for the non-linear photo effect, these threads or fibers reinforce the electrons received. The multiplexing factor can be very high and reach 10. At the output of these fibers 8, the electrons are received by a fluorescent screen 10, which produces fluorescence The photographic registration of this zone provides the width 2 1 for the coincidence zones of the ultrashort pulses. The value 1 is given very simply by the relationship:
1 " Bin θ 1 " Bin θ
Dabei ist 4t die Dauer der ultrakurzen Impulse, C die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Lichtes In dem oberhalb der Photo- f kathode befindlichen Milieu und θ der Einfallswinkel. Bei Kenntnis der Werte für 1 (durch photographische Registrierung) und θ (geometrisch gegeben) kann man den Wert 4t für die Dauer der ultrakurzen Impulse sehr einfach aus der folgenden Beziehung herleiten:4t is the duration of the ultra-short pulses, C the speed of propagation of the light in the environment above the photocathode and θ the angle of incidence. Knowing the values for 1 (through photographic registration) and θ (given geometrically), the value 4t for the duration of the ultrashort pulses can be derived very easily from the following relationship:
1 Bin θ - 1 bin θ -
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Die Vorteile der in Pig. 1 schematisch wiedergegebenen Vorrichtung sind zahlreich. Anzugeben ist beispielsweise der Umstand, daß die Messung der Dauer der ultrakurzen Impulse eine direkte Messung 1st, d.h., daß sie in einem einzigen Mal und an einem einzigen Impuls vorgenommen wird. Darüber hinaus ist diese Meßmethode sehr empfindlich, da der nichtlineare photoelektrische Effekt in Anbetracht der hohen Verstärkung (IC ) daran die ElektronenvervieIfacherfasern mit Energien vor, nv einigen Millijc!-Iq beobachtbar ist. Es ist mit dieser Vorrichtung möglich, Lasersignalimpulsdauern von geringer Energie zu messen,The benefits of being in Pig. 1 shown schematically are numerous. For example, it should be noted that the measurement of the duration of the ultrashort pulses is a direct measurement, that is to say that it is carried out in a single time and on a single pulse. In addition, this measuring method is very sensitive, since the non-linear photoelectric effect in view of the high gain (IC) on it, the electron multiplier fibers with energies before, nv a few millijc! -Iq is observable. With this device it is possible to measure laser signal pulse durations of low energy,
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die nur einige Pikosekunden (1O~ Sekunden) kurz sind.which are only a few picoseconds (10 ~ seconds) short.
St; ist selbstverständlich, daß die vorlvryende Erf ι neu· nicht ruf die angegebenen Einzelheiten der allein zur Er la ^' irbeschriebenen Ausführungsform beschränkt ist. Insbesondere ,v.rrde mehrfach von Lichtimpulsen eines Lasergeneratcrs gesprochen, es 1st jedoch klar, daß die vorliegende Meßmethode ebenso auf Lichtinipulse anwendbar ist, die von einer nichtkohärenten aber im wesentlichen monochromatischen Quelle herrühren. Man kann auch άβη Fluoreszenzschirm 10 dux eine Photoplatte ersetzen, die photometrisch ausgewertet ^e;iri kann und so die Bestimmung der Impulsdauern durch Ausmessung der von den Elektronen getroffenen Zonen ermöglicht. Die gezeigte Anordnung der Spiegel 5 und 6 1st in bezug auf die Photokathode 7 derart daß die Einfallswinkel der beiden Lichtstrahlen 3 und 4 gleich sind. Diese Gleichheit der Einfallswinkel ist zweckmäßig aber nicht zwingend. Wenn die Einfallswinkel nicht den gleiohen Wert haben, wird der Ausdruok, der eine Beziehung zwischen der Dauer At der ultrakurzen Liohtimpulse mit der Halbwertsbreite 1 der Mehrfachphotonenwechselwirkungszone auf der Photokathode herstellt, etwas komplizierter als der für den Fall der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung angegebene. Das Elektronenvervielfachersystem ist nicht unbedingt ein Fasernetzwerk bzw. -raster: Andere geeignete Mittel können angewandt werden.St; It goes without saying that the present invention is not limited to the details given of the embodiment described solely for the purpose of explanation. In particular, light pulses from a laser generator have been mentioned several times, but it is clear that the present measurement method can also be applied to light pulses that originate from a non-coherent but essentially monochromatic source. One can also replace a photo plate with a fluorescent screen 10 dux, which can be evaluated photometrically and thus enables the pulse durations to be determined by measuring the zones hit by the electrons. The arrangement of the mirrors 5 and 6 shown is in relation to the photocathode 7 such that the angles of incidence of the two light beams 3 and 4 are the same. This equality of the angles of incidence is useful but not mandatory. If the angles of incidence do not have the same value, the expression relating the duration At of the ultrashort light pulses with the half width 1 of the multiple photon interaction zone on the photocathode becomes somewhat more complicated than that given for the case of the device shown in FIG. The electron multiplier system is not necessarily a fiber network: other suitable means can be used.
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