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脈沖寬度是脈沖激光器的重要性能指標，利用掃描自相儀可以測量ps和fs的脈沖寬度。隨著(zhù)激光器的問(wèn)世脈沖激光器由于峰值功率高而獲得廣泛的應用，目?前?在?化?學(xué)?反?應?動(dòng)?力?學(xué)、非線(xiàn)?性?光?學(xué)、?光?語(yǔ)?分?析?、?激光加?工、激光?測?距?等科技?領(lǐng)域都?采?用?脈?沖?激?光?器?作?為?光?源。脈?沖激?光?器?的?脈沖寬?度?已?從?毫?秒?和?納?秒?提?高?到?皮?秒和飛?秒。

關(guān)?于?脈沖?激?光?器?脈?沖寬?度?的?定?義，對?于?單縱?模輸?出，其脈沖?寬?度?定義?為?脈?沖高?度50%的?全?脈?沖?寬度（FWHM）；?對?于?多?模?輸?出，其?脈?沖?寬?度?為?最?佳?擬合?包?絡(luò )脈?沖?的FWHM。對?于?一?般?脈?沖激?光?器，通常?可?以?利?用?一?臺?帶?寬?大?于350MHz的?示?波?器，和?快速?光?電?二?極?管?（升?降?時(shí)?間?小?于1ns）?進(jìn)?行?測?量。對?于ps和?fs脈?沖?激光?器，則?只?能?使?用?條?紋?相?機?，或?掃?描?自相?關(guān)?儀?進(jìn)行?測?量。掃?描?自相?關(guān)?儀?是近?十?多年?來(lái)發(fā)展?的?專(zhuān)?門(mén)?用?于?測?量?脈?沖寬?度?的?新?型?儀?器，具?有?高?分辮?率、高?靈?敏?度?和?使?用?方?便?等?優(yōu)?點(diǎn)。目?前?已?出?現?多種?型?號?的?自相?關(guān)?儀?可?用?于?探測?超?短?光?學(xué)脈?沖?的?瞬時(shí)?寬?度，提?供?最?佳?的?靈?敏?度?和?分辮?率，適?于測?量鎖模?染?料?或?藍?寶石?激?光?器?的fs脈沖?和?脈?沖半導體激?光?器?或Nd-YAG/YLF激?光?器的ps?脈?沖。

利?用?自?相?關(guān)?儀?測?量?激?光?的?脈?沖?寬?度，整?套?系統應?包?括?光?學(xué)?系統?和?用?于?控?制?與顯?示?的?計?算機?系統。自相?關(guān)?儀?的?光?學(xué)?系?統?類(lèi)?似?于?邁?克?爾?遜?干?涉?儀?的?結構，可?以?有?兩?種?形?式?共?線(xiàn)?的?和?非?共?線(xiàn)?的，如?圖?所示。圖中?入射?光?脈?沖?經(jīng)?分?束?片分?為?兩?束?光，然后?分?別?經(jīng)?兩?棱?鏡反?射?后?再?次共軸?輸?出，即?為?共線(xiàn)?型。

顯?然，調?節?棱?鏡?的?位?置可?以?使?兩?束?光分?別?有?不?同?的光?程，連?續?改?變?棱?鏡?的?位?置?可?以?形?成?一?個(gè)?脈?沖?序?列對?另?一?脈沖?序?列的掃描，形?成?相?關(guān)?函?數?的?波形。選擇?倍?頻?晶?體?的?方?向?使?輸?入?光E(t)和E(t-τ)一兩?束光?的?波?矢?量?都?稍偏?離?相位?匹?配?方?向，因?而?在?單?獨?入射?時(shí)?不?產(chǎn)?生?二?次?諧?波，當兩?束光?同?時(shí)?入?射?時(shí)?因?合?成矢?量?滿(mǎn)?足?相?位?匹?配?條?件?則?產(chǎn)?生?二?次?信?頻?其信?號與?兩?束?光?強?的?乘?積?有?關(guān)，由?于?倍?頻?光?信?號?僅?與?兩?束光?強?度?的?乘?積?項?有?關(guān)：

因?此?所產(chǎn)?生?的?二?次?諧?波，由?光?電?倍?增?管?接?收?并?予?記錄。圖?所?示?則?是?目?前?應?用?比?較?廣?泛?的?非共?線(xiàn)?相關(guān)?測?法，其?中?兩?光?束通過(guò)透?鏡?聚?焦?于?晶?體?上，其?二次?諧?波?通?過(guò)?濾?光?片?和調?節?光?闌?為?光?電?倍?增?管?接?收并?予?記?錄。非?共?線(xiàn)?相?關(guān)測?量?法?能?消?除?背?景?光，可?以達?到?較?高?的?測?量?精度。

由?此?可?知，利?用?光?脈?沖?強?度相?關(guān)?法?測?量?脈沖寬度，實(shí)?質(zhì)上?就?是把?時(shí)?間?的?測?量?轉?換?成?長(cháng)?度?的?測?量，把?光?脈?沖?形?狀?的測?量?轉?換?成相?關(guān)?函?數是S（τ）?動(dòng)?波形?的測?量，其?半?寬?度?的?時(shí)?間?間?隔?即?為?脈?沖?寬?度。而?自?相關(guān)?儀?的?光?學(xué)?結?構?則?主?要?由?分束?片、?延?遲器、晶?體、濾光?片和?光?電?倍?增?管?等?組成，其?中?分束?片、晶?體、濾光片和?光?電?倍?增?管?主?要根?據?入射?激?光?脈?沖?和?二?次?諧波波長(cháng)?的?匹?配?來(lái)?選?擇。而?延?遲?器?則?可?以?采?用?不?同的?光?學(xué)?結?構，它?們?可?以?是?平?移?直?角?棱?鏡、轉?動(dòng)?反?射鏡?和?轉?動(dòng)?玻?璃?平?板?等，這?在?下?面?的?實(shí)?例?中?可?以?看?出它?們?的?具?體?結?構。

根?據激光?脈?沖寬?度?的?定?義，如?果?將?自相?關(guān)?儀接入?示?波?器，在?屏幕?上?顯?示?出?自?相?關(guān)?曲?線(xiàn)?的?波?形，按設?定?的?示?波?器?時(shí)?間?基a，由?其?半?寬?度?的?格值?可?以?讀出?其?半?寬?度?格?值（X），而?其?實(shí)?時(shí)?值?則?必?須?考?慮?定標因?子（T/t）（psec/msec），即X（T/t），這?里?為?延?遲時(shí)?間t為掃?描?時(shí)?間，T/t對?于?不?同?類(lèi)?型?的?儀?器?是?不同?的，參?見(jiàn)?具?體?儀?器?的?說(shuō)?明?書(shū)。最?后，實(shí)?際?的?脈?沖寬?度?還?要?考?慮?激?光?脈?沖?的?波?形?系?數?高斯?型、雙?曲線(xiàn)?正?割?型、?單?邊?指數?型，其?變?換?系?數?分?別?為0.707、0.648、0.5。也?就?是?說(shuō)，如果?是?高?斯?型?脈沖，則?其?實(shí)際?脈?沖?寬?度?為X*（T/t）*a*0.707。上?述?測?試?控?制和?計?算?完?全?可?以?由?計?算機?系統?實(shí)?現。

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