RU2057358C1 - Автокоррелятор световых импульсов - Google Patents
Автокоррелятор световых импульсов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2057358C1 RU2057358C1 RU94017270A RU94017270A RU2057358C1 RU 2057358 C1 RU2057358 C1 RU 2057358C1 RU 94017270 A RU94017270 A RU 94017270A RU 94017270 A RU94017270 A RU 94017270A RU 2057358 C1 RU2057358 C1 RU 2057358C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plate
- mirror
- plane
- optical axis
- autocorrelator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Изобретение относится к оптике, в частности к устройствам для измерения длительности сверхкоротких лазерных импульсов методом регистрации автокорреляционной функции интенсивности. Применение изобретения позволит упростить конструкцию и юстировку автокоррелятора. Данный результат достигается тем, что в автокорреляторе, содержащем делитель светового пучка, линию переменной оптической задержки, узел совмещения прямого и задержанного пучков, оптически сопряженные с узлом регистрации, делитель светового пучка, линия переменной оптической задержки и узел совмещения прямого и задержанного пучков выполнены в виде плоскопараллельной двулучепреломляющей пластинки, установленной с возможностью поворота ее вокруг оси, перпендикулярной главной плоскости пластинки. В схему также введены вторая плоскопараллельная двулучепреломляющая пластинка и два зеркала, установленные на одной оптической оси, при этом главная плоскость второй пластинки совпадает или перпендикулярна главной плоскости первой пластинки, первое зеркало выполнено полупрозрачным и установлено под углом к оптической оси перед пластинками, второе зеркало установлено за пластинками перпендикулярно к оптической оси, причем второе зеркало оптически сопряжено с узлом регистрации через первое зеркало. 1 ил.
Description
Изобретение относится к оптике, в частности к устройствам для измерения параметров лазерного излучения.
В лазерной технике известны автокорреляторы, предназначенные для измерения длительности сверхкоротких световых импульсов методом регистрации корреляционной функции интенсивности двух импульсов, полученных делением амплитуды исходного импульса, причем один из импульсов следует с регулируемой задержкой [1]
Cхема автокоррелятора аналогична схеме интерферометра Майкельсона и содержит делитель светового пучка, линию переменной оптической задержки, вносящую регулируемое запаздывание в один из пучков, узел совмещения прямого и задержанного пучков и приемное устройство, осуществляющее функцию перемножения интенсивностей пучков на основе эффекта генерации второй гармоники в нелинейном кристалле. Известные схемы автокорреляторов различаются устройством линии задержки.
Cхема автокоррелятора аналогична схеме интерферометра Майкельсона и содержит делитель светового пучка, линию переменной оптической задержки, вносящую регулируемое запаздывание в один из пучков, узел совмещения прямого и задержанного пучков и приемное устройство, осуществляющее функцию перемножения интенсивностей пучков на основе эффекта генерации второй гармоники в нелинейном кристалле. Известные схемы автокорреляторов различаются устройством линии задержки.
Недостатком известных автокорреляторов является сложность конструкции и настройки, связанная с необходимостью точной взаимной юстировки всех элементов схемы.
Наиболее близким к заявляемому устройству является принятый за прототип автокоррелятор [2] Прототип содержит делитель пучка, выполненный в виде полупрозрачного зеркала, два концевых отражателя, один из которых может поступательно перемещаться, образуя линию переменной оптической задержки, и приемное устройство. Два пучка, полученные после делителя, отражаются от концевых отражателей, совмещаются на полупрозрачном зеркале по сечению и направлению и направляются на приемное устройство.
Недостатком прототипа, как и других автокорреляторов, является сложность конструкции и юстировки схемы.
Задача, которая решалась при разработке заявляемого устройства, заключалась в том, чтобы разделить исходный пучок на два и внести заданное запаздывание одного пучка относительно другого, оставляя их пространственно совмещенными. Результатом этого явилось бы существенное упрощение конструкции и юстировки автокоррелятора.
Указанный результат достигается в автокорреляторе световых импульсов, содержащем делитель светового пучка, линию переменной оптической задержки, узел совмещения прямого и задержанного пучков, оптически сопряженные с узлом регистрации, отличающемся тем, что делитель светового пучка, линия переменной оптической задержки и узел совмещения прямого и задержанного пучков выполнены в виде плоскопараллельной двулучепреломляющей пластинки, установленной с возможностью поворота ее вокруг оси, перпендикулярной главной плоскости пластинки, а также в схему введены вторая плоскопараллельная двулучепреломляющая пластинка и два зеркала, установленные на одной оптической оси, при этом главная плоскость второй пластинки совпадает или перпендикулярна главной плоскости первой пластинки, первое зеркало выполнено полупрозрачным и установлено под углом к оптической оси перед пластинками, второе зеркало установлено за пластинками перпендикулярно к оптической оси, причем второе зеркало оптически сопряжено с узлом регистрации через первое зеркало.
Сущность изобретения заключается в том, что деление светового пучка на два и задержка одного пучка относительно другого реализуются в двулучепреломляющей пластинке, при этом один пучок является обыкновенной волной, а другой необыкновенной; каждая из волн распространяется со своей групповой скоростью. Величина относительной задержки равна алгебраической сумме задержек, которые вносят две пластинки, и зависит от угла между оптической осью пластинки и осью пучка в каждой пластинке.
Первая двулучепреломляющая пластинка вносит переменную задержку, величина которой изменяется при повороте пластинки. Вторая двулучепреломляющая пластинка установлена так, что она вносит фиксированную задержку противоположного знака по сравнению с задержкой, которую вносит первая пластинка. Благодаря этому:
суммарная задержка в двух пластинках может быть как положительной, так и отрицательной; регистрируется полная автокорреляционная функция;
путем выбора величины фиксированной задержки рабочая точка автокоррелятора ( τ30) устанавливается на квазилинейном участке зависимости величины задержки от угла поворота первой пластинки.
суммарная задержка в двух пластинках может быть как положительной, так и отрицательной; регистрируется полная автокорреляционная функция;
путем выбора величины фиксированной задержки рабочая точка автокоррелятора ( τ30) устанавливается на квазилинейном участке зависимости величины задержки от угла поворота первой пластинки.
Пучки, прошедшие две пластинки в прямом направлении, отражаются от второго зеркала и вторично проходят пластинки в обратном направлении. Благодаря этому:
величина задержки увеличивается в два раза по сравнению с одним проходом; для обеспечения заданной задержки можно использовать пластинки вдвое меньшей толщины;
компенсируется переменный поперечный снос пучков, вызванный преломлением в первой подвижной пластинке.
величина задержки увеличивается в два раза по сравнению с одним проходом; для обеспечения заданной задержки можно использовать пластинки вдвое меньшей толщины;
компенсируется переменный поперечный снос пучков, вызванный преломлением в первой подвижной пластинке.
компенсируется поперечное расщепление пучков, вызванное двулучепреломлением в пластинках.
Полупрозрачное зеркало отражает пучки на приемное устройство.
Пучки, прошедшие пластинки в прямом и обратном направлениях, совмещены и имеют заданную относительную задержку; пучки поляризованы в ортогональных плоскостях. В конструкции автокоррелятора отсутствуют сложные юстировочные узлы, линия задержки упрощена, величина задержки может устанавливаться и контролироваться с высокой точностью.
На чертеже показана оптическая схема устройства.
На схеме и в тексте приняты следующие обозначения:
1 оптическая ось пучка,
2 первое (полупрозрачное) зеркало,
3 первая плоскопараллельная двулучепреломляющая пластинка,
4 вторая плоскопараллельная двулучепреломляющая пластинка,
5 второе зеркало,
6 приемное устройство.
1 оптическая ось пучка,
2 первое (полупрозрачное) зеркало,
3 первая плоскопараллельная двулучепреломляющая пластинка,
4 вторая плоскопараллельная двулучепреломляющая пластинка,
5 второе зеркало,
6 приемное устройство.
Устройство состоит из расположенных на оптической оси пучка 1 полупрозрачного зеркала 2, подвижной двулучепреломляющей пластинки 3, неподвижной двулучепреломляющей пластинки 4, зеркала 5 и приемного устройства 6. Пластинка 3 совмещает в себе функции делителя пучка, линии переменной оптической задержки и узла совмещения пучков. Примем для определенности, что пластинки 3 и 4 вырезаны из одного материала, главная плоскость пластинки 3 горизонтальна, главная плоскость пластинки 4 вертикальна. Пластинка 3 может поворачиваться вокруг оси О-О, перпендикулярной к главной плоскости пластинки 3. Плоскость поляризации пучка на входе в устройство наклонена под углом 45о к главной плоскости пластинки 3.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Излучение, прошедшее полупрозрачное зеркало 2, делится в первой пластинке 3 на две волны обыкновенную и необыкновенную, поляризованные соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Каждая из волн распространяется со своей групповой скоростью и выходит из пластинки 3 с определенным временным запаздыванием. Во второй пластинке 4 волна, бывшая обыкновенной, становится необыкновенной и наоборот. Суммарная задержка одной волны относительно другой после прохождения через пластинки 3 и 4 в прямом направлении равна:
τ3 -l1sin2Φ1-l2sin где l1, l2 толщина пластинок 3 и 4 вдоль оси пучка 1;
с скорость света;
Δ η ηo ηe разность показателей преломления для обыкновенной и необыкновенной волн;
λ длина волны излучения;
Φ1 угол между оптической осью Z1 первой пластинки 3 и осью пучка 1;
Φ2 угол между оптической осью Z2 второй пластинки 4 и осью пучка 1.
τ3 -l1sin2Φ1-l2sin где l1, l2 толщина пластинок 3 и 4 вдоль оси пучка 1;
с скорость света;
Δ η ηo ηe разность показателей преломления для обыкновенной и необыкновенной волн;
λ длина волны излучения;
Φ1 угол между оптической осью Z1 первой пластинки 3 и осью пучка 1;
Φ2 угол между оптической осью Z2 второй пластинки 4 и осью пучка 1.
Далее пучки отражаются от зеркала 5 и проходят через пластинки 4 и 3 в обратном направлении, при этом относительная задержка удваивается, и отражаются зеркалом 2 на приемное устройство 6. Пучки, прошедшие пластинки 3 и 4 в прямом и обратном направлениях, имеют одинаковую амплитуду, совмещены по сечению и направлению распространения и имеют относительный временной сдвиг 2 τ3 При вращении пластинки 3 вокруг оси О-О задержка периодически изменяется, что позволяет регистрировать автокорреляционную функцию светового импульса за каждый оборот пластинки 3.
Два пучка, прошедшие пластинки 3 и 4, поляризованы в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Если в приемном устройстве 6 для генерации второй гармоники используется 2-ой тип взаимодействия, ось нелинейного кристалла ориентируется в вертикальной или горизонтальной плоскостях, если используется 1-ый тип взаимодействия, ось кристалла ориентируется в плоскости, наклоненной под углом 45о к указанным плоскостям.
Для измерения длительности спектрально-ограниченных импульсов могут использоваться автокорреляторы с регистрацией корреляционной функции амплитуд (интенсивности интерференции прямого и задержанного импульсов). В этом случае генератор второй гармоники не используется, а для обеспечения интерференции прямого и задержанного импульсов перед приемником излучения 6 устанавливается соответствующим образом ориентированный анализатор.
Зеркало 5 может быть наклонено к оптической оси 1 под небольшим углом, достаточным для того, чтобы пространственно разнести падающий и отраженный пучки и сместить зеркало 2 с оптической оси пучка, входящего в устройство. Тогда зеркало 2 может быть выполнено полностью отражающим и чувствительность автокоррелятора существенно возрастет.
По данному техническому решению были проведены расчеты величины относительной задержки между импульсами и уширения импульсов за счет дисперсии групповых скоростей в материале пластинок. Расчеты проводились для группы кристаллов, широко используемых в нелинейной оптике. Расчеты показывают, что при толщине пластинок 1-3 мм (кристаллы ВВО, DKDP) задержка достигает ± 300 Фс при уширении импульсов менее 10 Фс в диапазоне длин волн 1,1-1,3 мкм. В данном спектральном диапазоне работает фемтосекундный лазер на форстерите с примесью ионов хрома (Cr4+:Mg2SiO4).
Проведенные эксперименты подтвердили работоспособность и расчетные характеристики устройства.
Claims (1)
- АВТОКОРРЕЛЯТОР СВЕТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий делитель светового пучка, линию переменной оптической задержки, узел совмещения прямого и задержанного пучков, оптически сопряженные с узлом регистрации, отличающийся тем, что делитель светового пучка, линия переменной оптической задержки и узел совмещения прямого и задержанного пучков выполнены в виде плоскопараллельной двулучепреломляющей пластинки, установленной с возможностью поворота ее вокруг оси, перпендикулярной главной плоскости пластинки, в схему также введены вторая плоскопараллельная двулучепреломляющая пластинка и два зеркала, установленные на одной оптической оси, при этом главная плоскость второй пластинки совпадает или перпендикулярна главной плоскости первой пластинки, первое зеркало выполнено полупрозрачным и установлено под углом к оптической оси перед пластинками, второе зеркало установлено за пластинками перпендикулярно к оптической оси, причем второе зеркало оптически сопряжено с узлом регистрации через первое зеркало.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94017270A RU2057358C1 (ru) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | Автокоррелятор световых импульсов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94017270A RU2057358C1 (ru) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | Автокоррелятор световых импульсов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94017270A RU94017270A (ru) | 1996-01-20 |
RU2057358C1 true RU2057358C1 (ru) | 1996-03-27 |
Family
ID=20155764
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94017270A RU2057358C1 (ru) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | Автокоррелятор световых импульсов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2057358C1 (ru) |
-
1994
- 1994-05-18 RU RU94017270A patent/RU2057358C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Ахманов С.А., Выслоух В.А. и Чиркин А.С. Оптика фемтосекундных импульсов. М.: Наука, 1988, с.280. 2. Модель АС-150 фирмы Clark Instrumentation, Inc., Rochester, USA, рекламный проспект "Autocorrelator /Pumpprobe Scanner", 1991. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Froehly et al. | II shaping and analysis of picosecond light pulses | |
CN109297930B (zh) | 一种基于涡旋光束共轭干涉的三阶非线性测量装置及方法 | |
CN102636272B (zh) | 基于瞬态光栅效应的飞秒激光脉冲测量的方法与装置 | |
CN104730279B (zh) | 一种啁啾脉冲速度干涉仪 | |
US4472053A (en) | Method and apparatus for measuring the duration of optical radiation pulses | |
US7800755B1 (en) | High-speed polarimeter having a multi-wavelength source | |
CN101113927A (zh) | 移相横向剪切干涉仪 | |
US7643212B1 (en) | Rotationally tunable optical delay line | |
EP0104322A1 (en) | A dual differential interferometer | |
JP5277530B2 (ja) | 光学遅延器械及び光学遅延器械を備える光学測定装置 | |
US6204926B1 (en) | Methods and system for optically correlating ultrashort optical waveforms | |
US4027976A (en) | Optical interferometer | |
SU1152533A3 (ru) | Сканирующий интерферометр (его варианты) | |
CN101498589A (zh) | 一种在光学测量中实现光程四倍增的方法及其装置 | |
NO168392B (no) | Fasekonjugert reflekterende media | |
RU2057358C1 (ru) | Автокоррелятор световых импульсов | |
US3675985A (en) | Optical autocorrelator for autocorrelating picosecond optical pulses | |
RU2057357C1 (ru) | Автокоррелятор световых импульсов | |
RU2057304C1 (ru) | Автокоррелятор световых импульсов | |
Joubert et al. | Temporal reversal of picosecond optical pulses by holographic phase conjugation | |
Bertolotti et al. | Reversing-front interferometer for phase-correlation measurements in the turbulent atmosphere | |
US20040141180A1 (en) | Autocorrelator based on triangle delay line and grating delay line | |
CN110487426B (zh) | 一种近红外飞秒激光光谱相位测量装置 | |
Wyant | A simple interferometric MTF instrument | |
WO2017033974A1 (ja) | 自己相関測定装置 |