淺談自相關(guān)儀的原理和測(cè)量方法

自從1960年第一臺(tái)紅寶石激光器問(wèn)世，脈沖鎖模激光器的研究也提上了日程。20世紀(jì)80年代，基于鎖模技術(shù)的超快脈沖激光器研究發(fā)生了革命性的變化，脈沖寬度從亞皮秒到皮秒，皮秒激光脈沖又被壓縮到百飛秒量級(jí)。啁啾脈沖壓縮技術(shù)的出現(xiàn)，又將脈沖寬度壓縮到了幾十到幾飛秒。

在超快激光研究百花齊放的同時(shí)，對(duì)于超快脈沖的測(cè)量也提上了日程。目前市面上主流的用于測(cè)量超快脈沖的儀器是美國(guó)Femtochrome公司的自相關(guān)儀，該公司的FR 系列自相關(guān)儀因其技術(shù)，采用邁克爾遜干涉儀的原理，可以有效消除背景光，并達(dá)到超高的測(cè)量精度。同時(shí)配備的高靈敏度PMT探測(cè)器可以有效探測(cè)微弱信號(hào)，具有速度快、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。

但是自相關(guān)儀作為一款特種測(cè)量設(shè)備，一般只會(huì)應(yīng)用在超快激光領(lǐng)域，導(dǎo)致很多人需要使用它，但卻不熟悉操作。為了解決這個(gè)難題，本文主要以FR-103XL為例，對(duì)自相關(guān)儀的原理、操作來(lái)做細(xì)致的介紹，希望對(duì)大家有幫助。

自相關(guān)儀原理

FR-103XL系列自相關(guān)儀內(nèi)部幾何光路采用邁克爾遜干涉儀的原理配置兩個(gè)光路，將入射光一分為二，一路經(jīng)過(guò)固定光路，一路經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)鏡光路。

1.內(nèi)部光路

2.將入射光通過(guò)適配器輸入到自相關(guān)儀以后。理想的光斑顯示如下：

3.法蘭適配器的 固定/拆除位置(拆除以后可以測(cè)量空間光光路)

二，自相關(guān)儀測(cè)試步驟說(shuō)明

1，首先調(diào)整光路，在PMT前端顯示卡上面看到兩個(gè)明顯的光斑，兩個(gè)光斑要在入射孔左右對(duì)稱(chēng)分布為最佳，兩個(gè)光斑離入射孔位置2~3mm

2，通過(guò)自相關(guān)儀右側(cè)左上的旋鈕將轉(zhuǎn)鏡光斑移動(dòng)到小孔中，通過(guò)示波器可以觀察到如下信號(hào)結(jié)果

不用關(guān)注右側(cè)的一個(gè)小尖峰信號(hào)，那個(gè)是噪聲，我們要關(guān)注的是紅色箭頭對(duì)應(yīng)的信號(hào)，噪聲有時(shí)候會(huì)有，有時(shí)候沒(méi)有。還有個(gè)前提條件：固定臂千分尺和晶體千分尺都要調(diào)整到指示位置，上面有小紙條寫(xiě)有相應(yīng)的位置刻度。

3，將示波器中間的那個(gè)脈沖信號(hào)展寬，可以得到下圖信號(hào)

黃色信號(hào)出現(xiàn)在藍(lán)色觸發(fā)信號(hào)的上升沿

4，然后將小孔中轉(zhuǎn)鏡的光斑移出小孔，往左移動(dòng)，當(dāng)它到達(dá)和右側(cè)光斑對(duì)稱(chēng)的位置時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下信號(hào)，就是自相關(guān)曲線(這個(gè)過(guò)程要緊密觀察示波器，以免錯(cuò)過(guò)信號(hào))