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利用壓電位移臺(tái)構(gòu)建光學(xué)延遲線:實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用案例分析

來源:北京卓立漢光儀器有限公司   2024年09月27日 13:41  

光學(xué)延遲線是一種引入光時(shí)間延遲的光學(xué)裝置,原理一般為通過改變光程來實(shí)現(xiàn)對光傳播時(shí)間的控制。延遲線的搭建有一個(gè)很重要的參數(shù)就是掃描步長,和每一步延遲的準(zhǔn)確度,對于以位移臺(tái)為核心搭建的光學(xué)延遲線而言,這個(gè)精度取決于位移臺(tái)的步長以及步進(jìn)的精度,因此采用高精度壓電位移臺(tái)是*好的選擇。實(shí)現(xiàn)方式如圖所示:入射光被安裝在壓電位移臺(tái)上的屋脊棱鏡反射兩次沿原方向回射,壓電位移臺(tái)可在水平方向左右移動(dòng),引入的光程差為移動(dòng)距離的兩倍,引入的時(shí)間延遲量為光程差除以光速??梢岳妹}沖間的時(shí)間延遲來實(shí)現(xiàn)高精度的測量。

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在超快科學(xué)領(lǐng)域,延遲線常用于自相關(guān)測脈寬,以及泵浦探測,時(shí)域光譜等領(lǐng)域。由于飛秒量級(jí)的時(shí)間已經(jīng)遠(yuǎn)超出了示波器、PD探頭的響應(yīng)速度極限,因此無法直接通過示波器等儀器直接測出脈寬,一般通過自相關(guān)的方式進(jìn)行測量,自相關(guān)測量的原理是將一個(gè)脈沖分成等強(qiáng)度的兩個(gè)脈沖,使其中一束光通過延遲線后將兩束光合束并通過倍頻晶體(如BBO),通過PD探頭測量,PD探頭的測量結(jié)果正比于光強(qiáng) 。通過改變延遲線的時(shí)間延遲(控制位移臺(tái)移動(dòng))獲得一系列強(qiáng)度-位置數(shù)據(jù),利用得到將位置轉(zhuǎn)化為時(shí)間,即可得到自相關(guān)圖像,測得脈寬。

同時(shí)為了防止測量過程中引入的色散,自相關(guān)光路中一般盡可能的少引入透射元器件,保證測量的準(zhǔn)確性,一般使用中空屋脊棱鏡或者中空角錐。

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自相關(guān)光路:

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延遲線在泵浦探測中的應(yīng)用

下圖所示為一套基于馬赫-曾德爾干涉設(shè)計(jì)的泵浦探測光路,采用環(huán)形反射鏡分割與合并波前。輸入光束的中心部分被一對安裝在壓電位移臺(tái)上的直角反射鏡反射,充當(dāng)延遲線的作用。延遲的步長與精度取決于壓電位移臺(tái)的步長與精度。在合束后,光束的外環(huán)形部分被聚焦成氣體射流產(chǎn)生高次諧波。光束的中心部分用于探測,基于這種設(shè)計(jì)的光路,可通過調(diào)節(jié)阿秒脈沖串和紅外基頻激光場之間的相位差觀測到邊帶的調(diào)制,從而重建原始的阿秒脈沖信息。

參考文獻(xiàn)(對應(yīng)最后一張圖):

Y. Mairesse et al,Attosecond Synchronization of High-Harmonic Soft X-rays. Science 302, 1540 (2003);

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