超短脈沖經(jīng)歷了納秒、皮秒、飛秒、阿秒幾個階段。到目前為止，超短脈沖激光器的研發(fā)和使用得到了空前的發(fā)展，使得超短脈沖的科學(xué)研究成為當(dāng)前的熱點(diǎn)之一。在很多情況下，人們需要確定飛秒激光脈沖的參數(shù)信息來進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)，因此超短激光的脈沖寬度和相位信息研究變得非常重要。

飛秒時間量級已經(jīng)超出了電子響應(yīng)速度的極限，因此不可能應(yīng)用快速響應(yīng)的電子儀器直接測量飛秒脈沖的時域信息，而需要新的測量技術(shù)來確定其時間頻率特性。

自相關(guān)儀原理

根據(jù)光速可知，1fs的脈沖空間持續(xù)時間是0.3um，這個距離可以通過精密的位移平臺掃描而分辨，因此可以將測量超短脈沖的時間寬度轉(zhuǎn)變成為空間長度來測量。最常用的方法就是邁克爾遜自相儀，先把入射光通過分光鏡分成兩束，讓其中一束光通過延時線，然后再把這兩束光合并，通過一塊倍頻晶體，或雙光子吸收，獲得與光強(qiáng)的平方成正比的信號。改變延遲可得到一系列這樣的信號。

圖1.APE自相關(guān)儀原理圖

圖2.APE自相關(guān)儀內(nèi)部實(shí)物圖

對于探測器有兩類。一類為非線性晶體加探測器，另一類為無晶體雙光子吸收二極管TPA。采用非線性晶體是目前自相關(guān)儀最有效、最簡單的測量方式，兩束平行光經(jīng)過聚焦和濾波后，在非線性晶體中產(chǎn)生非線性效應(yīng)，通過光電探測器進(jìn)行探測，用鎖相放大器檢測信號。與非線性晶體探測相比，也可以使用雙光子吸收二極管做為自相關(guān)儀的信號接收器。

另外值得注意的是，通過自相關(guān)儀測到的自相關(guān)信號不是脈沖寬度。自相關(guān)函數(shù)寬度Δτ和Δt之前有一定的對應(yīng)關(guān)系：Δt=αΔτ，其中常數(shù)α與脈沖形狀決定。對于強(qiáng)度自相關(guān)函數(shù)，高斯和雙曲正割變換系數(shù)分別為0.707和0.648。例如高斯擬合下，自相關(guān)測得ACF信號為100fs，其實(shí)際的脈沖寬度FWHM為100fs×0.707，即為70.7fs。

產(chǎn)品推薦

頂尖科儀代理的德國APE公司是世界上最大的超快附件生產(chǎn)商之一。它的主要產(chǎn)品包括各種測量超短脈沖時域的自相關(guān)儀，測量相位的FROG和SPIDER，掃描光學(xué)延遲線，聲光開關(guān)，OPO，倍頻器等。

APE的PulseCheck自相關(guān)儀波長覆蓋范圍達(dá)到200nm~12um，脈沖寬度測量范圍可達(dá)10fs~500ps。探測可選高靈敏度PMT，TPA和PD。其操作簡單，測量高效，測量精度高是APE自相關(guān)儀的特點(diǎn)之一。而且目前APE自相關(guān)儀已經(jīng)成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)超快激光超短脈沖測量儀器。