一種多功能飛秒激光脈沖測量裝置，包括沿入射激光前進的光路方向依次的：小孔擋板、L型平面高反射鏡和方形平面高反射鏡組合成一個可分離的大的方形平面反射鏡、部分區域鍍高反射膜的平面反射鏡、拋物面反射鏡、介質片、小孔光闌、聚焦鏡、平面高反鏡和高光譜精度的光譜儀，該高光譜精度的光譜儀的輸出端接計算機的輸入端。此裝置可以同時利用頻率分辨光開關法和自參考光譜干涉方法來對飛秒激光脈沖進行測量，可以應用于泵浦-探測等非線性激光光譜學實驗。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及飛秒激光，特別是一種多功能飛秒激光脈沖測量裝置，該裝置可適用于深紫外到中紅外波段超寬帶光譜范圍內，脈沖寬度單個光周期到幾百飛秒的飛秒激光脈沖的單發和實時測量，并可以測量啁啾量大和復雜的激光脈沖。同時，本專利技術還可以應用于不同的泵浦-探測實驗和非線性激光光譜學研究。
技術介紹
飛秒激光及相應飛秒激光技術的研究隨著飛秒激光脈沖在科研、生物、醫療、加工、通信、國防等社會各個領域的應用的拓展與深入而迅速發展。其中一個重要方面的應用是利用飛秒激光脈沖和飛秒激光光譜學方法來研究蛋白質，納米材料，半導體等各類材料中的超快動力學特性。比如，可采用飛秒泵浦-探測技術和飛秒受激拉曼散射技術等研究蛋白質結構動力學，半導體和納米材料載流子動力學。另一方面，飛秒 激光的脈沖形狀和脈沖寬度是飛秒激光脈沖應用中一個重要的光學參量，對它的測量或實時監測在很多實驗和應用中十分必要。目前，脈沖測量的兩個重要方法是頻率分辨光開關(Frequency-resolved optical grating簡稱FROG)方法和自參考光譜干涉(self-referenced spectral interferometry 簡稱 SRSI)方法。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種多功能飛秒激光脈沖測量裝置，該裝置可以利用基于透明介質中的瞬態光柵效應的SRSI方法來實時和單發測量飛秒激光脈沖，也可以通過延時掃描電動平移臺采用FROG方法來測量復雜的飛秒激光脈沖，并且通過延時掃描電動平移臺，本裝置還可以應用于不同的泵浦-探測實驗和非線性激光光譜學研究。該裝置具有簡單實用、調節方便、數據采集與數據處理迅速的特點，并且可以適應不同脈沖寬度和不同波長的飛秒激光脈沖寬度與脈沖形狀的測量與實時監測，和不同類型的泵浦探測實驗研究。本專利技術的技術解決方案如下 一種多功能飛秒激光脈沖測量裝置，特征在于其構成包括沿入射激光前進的光路方向依次的小孔擋板、由L型平面高反射鏡和方形平面高反射鏡組合成一個可分離的大的方形平面反射鏡、部分區域鍍高反射膜的平面反射鏡、拋物面反射鏡、介質片、小孔光闌、聚焦鏡、平面高反鏡和高光譜精度的光譜儀，所述的高光譜精度的光譜儀的輸出端接計算機的輸入端，所述的方形平面反射鏡置于高精度電動平移臺上，該方形平面反射鏡在高精度電動平移臺的帶動下沿光束方向前后進行高精度移動，以精確控制或掃描所述的方形平面反射鏡上反射的激光束與所述的L型平面高反射鏡上反射的激光束之間的延時；所述的部分區域鍍高反射膜的平面反射鏡置于在垂直方向可調節的手動平移臺上；所述的小孔擋板具有成正四角分布四個小孔，該四個小孔可根據需要進行選擇性打開或關閉，所述的方形平面高反射鏡對應于所述的小孔擋板的右下角小孔，所述的L型平面高反射鏡對應于所述的小孔擋板的其他三個小孔，所述的部分區域鍍高反射膜的平面反射鏡置于所述的L型平面高反射鏡和方形平面高反射鏡的反射光束方向，且所述的部分區域鍍高反射膜的平面反射鏡的未鍍膜區域與所述的方形平面高反射鏡反射光相對應，所述的介質片位于所述的拋物面反射鏡的焦平面，所述的高光譜精度的光譜儀感光面位于所述的聚焦鏡焦平面，所述的平面高反鏡用于經所述的聚焦鏡輸出的光束進入所述的高光譜精度的光譜儀的方向精密調節。 所述的介質片為產生瞬態光柵效應的透明介質片，或產生和頻信號的非線性晶體介質，或用于泵浦-探測實驗的樣品。所述的手動平移臺對所述的部分區域鍍膜反射鏡進行調節，以控制入射激光束在部分區域鍍膜反射鏡上是通過鍍膜區域還是未鍍膜區域。所述的聚焦鏡為聚焦透鏡、凹面反射鏡、或拋物面反射鏡。本專利技術具有以下顯著的特點 Ca)本專利技術裝置功能多樣，可以進行基于瞬態光柵效應的SRSI和FROG測量，也可以進行倍頻或者和頻的FROG測量，最后還可以用作傳統的單色或多色的飛秒泵浦-探測實驗和飛秒受激拉曼散射實驗等多種激光光譜學實驗裝置。(b)本專利技術裝置結構非常簡單，僅僅利用了幾個反射鏡，就可以進行脈沖測量和進行泵浦探測實驗，減少了光學元件帶來的穩定性影響，提高了系統的可靠性和穩定性。(C)與先前的裝置相比，本專利技術裝置激光未通過任何色散元件和對光譜敏感的光學元件，因此顯著地提高了飛秒激光脈沖測量的光譜和脈沖寬度的適應范圍。本專利技術可以實施多種脈沖測量的方法，因此本裝置的應用范圍很寬，可以測量從深紫外到中紅外波段，從單個或小于單個光周期到幾個光周期，以致復雜的激光脈沖，從高重復頻率到單發激光脈沖，從低能量的振蕩器到拍瓦量級的大功率激光系統的脈沖形狀和脈沖寬度。附圖說明圖I為本專利技術裝置一個典型實施例的光路結構示意圖。圖2a是本專利技術L型反射鏡和方形鏡結構； 圖2b是本專利技術部分反射鏡結構； 圖3是利用本專利技術圖I實例裝置并采用SRSI方法測量1800 nm中心波長約10 fs激光脈沖實驗結果圖。圖4是利用本專利技術圖I實例裝置和基于倍頻的FROG方法測量800 nm中心波長約50 fs激光脈沖實驗結果圖。圖5是利用本專利技術圖I實例裝置和泵浦-探測方法，利用400 nm中心波長約10fs激光脈沖測量茈分子的超快動力學的實驗結果圖。具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本專利技術作進一步說明，但不應以此限制本專利技術的保護范圍。先請參閱圖1，圖I是本專利技術裝置一個典型實施例的光路結構示意圖。由圖可見，本專利技術多功能飛秒激光脈沖測量裝置，構成包括沿入射激光I前進的光路方向依次的小孔擋板2、L型平面高反射鏡3和方形平面高反射鏡4組合成一個可分離的大的方形平面反射鏡(參見圖2a)、部分區域鍍高反射膜的平面反射鏡6 (參見圖2b)、拋物面反射鏡8、介質片9、小孔光闌10、聚焦鏡11、平面高反鏡12和高光譜精度的光譜儀13，該高光譜精度的光譜儀13的輸出端接計算機(未在圖中標出)的輸入端，所述的方形平面反射鏡4置于高精度電動平移臺(未在圖中標出)上，該方形平面反射鏡4在高精度電動平移臺的帶動下沿光束方向前后進行高精度移動，以精確控制或掃描所述的方形平面反射鏡4上反射的激光束與所述的L型平面高反射鏡3上反射的激光束之間的延時；所述的部分區域鍍高反射膜的平面反射鏡6置于在垂直方向可調節的手動平移臺(未在圖中標出)上；所述的小孔擋板2具有成正四角分布四個小孔，該四個小孔可根據需要進行選擇性打開或關閉(機構未在圖中標出)，所述的方形平面高反射鏡4對應于所述的小孔擋板2的右下角小孔，所述的L型平面高反射鏡3對應于所述的小孔擋板2的其他三個小孔，所述的部分區域鍍高反射膜的平面反射鏡6置于所述的L型平面高反射鏡3和方形平面高反射鏡4的反射光束方向，且所述的部分區域鍍高反射膜的平面反射鏡6的未鍍膜區域與所述的方形平面高反射鏡4反射光相對應，所述的介質片9位于所述的拋物面反射鏡8的焦平面，所述的高光譜精度的光譜儀13感光面位于所述的聚焦鏡11焦平面，所述的平面高反鏡12用于經所述的聚焦鏡11輸出的光束進入所述的高光譜精度的光譜儀13的方向精密調節。所述的介質片9為產生瞬態光柵效應的介質玻璃片，或產生和頻信號的非線性晶體介質，或用于泵浦-探測實驗的樣品，根據測量對象進行更換。所述的手動平移臺7對所述的部分區域鍍膜反射鏡6進行調節，以控制入射激光束在部分區域鍍膜反射鏡6上是通過鍍膜區域還是未鍍膜區域。所述的聚焦鏡11為聚焦透鏡、本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種多功能飛秒激光脈沖測量裝置，特征在于其構成包括沿入射激光（1）前進的光路方向依次的：小孔擋板（2）、L型平面高反射鏡（3）和方形平面高反射鏡（4）組合成一個可分離的大的方形平面反射鏡、部分區域鍍高反射膜的平面反射鏡（6）、拋物面反射鏡（8）、介質片（9）、小孔光闌（10）、聚焦鏡（11）、平面高反鏡（12）和高光譜精度的光譜儀（13），該高光譜精度的光譜儀（13）的輸出端接計算機的輸入端，所述的方形平面反射鏡（4）置于高精度電動平移臺上，該方形平面反射鏡（4）在高精度電動平移臺的帶動下沿光束方向前后進行高精度移動，以精確控制或掃描所述的方形平面反射鏡（4）上反射的激光束與所述的L型平面高反射鏡（3）上反射的激光束之間的延時；所述的部分區域鍍高反射膜的平面反射鏡（6）置于在垂直方向可調節的手動平移臺上；所述的小孔擋板（2）具有成正四角分布四個小孔，該四個小孔可根據需要進行選擇性打開或關閉，所述的方形平面高反射鏡（4）對應于所述的小孔擋板（2）的右下角小孔，所述的L型平面高反射鏡（3）對應于所述的小孔擋板（2）的其他三個小孔，所述的部分區域鍍高反射膜的平面反射鏡（6）置于所述的L型平面高反射鏡（3）和方形平面高反射鏡（4）的反射光束方向，且所述的部分區域鍍高反射膜的平面反射鏡（6）的未鍍膜區域與所述的方形平面高反射鏡（4）反射光相對應，所述的介質片（9）位于所述的拋物面反射鏡（8）的焦平面，所述的高光譜精度的光譜儀（13）感光面位于所述的聚焦鏡（11）焦平面，所述的平面高反鏡（12）用于經所述的聚焦鏡（11）輸出的光束進入所述的高光譜精度的光譜儀（13）的方向精密調節。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉軍，李方家，劉奇福，張素俠，趙冠凱，李儒新，
申請(專利權)人：中國科學院上海光學精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：
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