[其他]超快變電場的測量系統

無效

• 申請號: 87101030
• 申請日: 1987-04-30
• 公開（公告）號: CN87101030A
• 公開（公告）日: 1988-11-09
• 發明（設計）人: 高福源;陳淑琴
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所;陳淑琴;支婷婷;陳蘭榮;邱佩華
• 主分類號: G01R13/40
• 分類號: G01R13/40;G01R29/00
• 代理公司: 中國科學院上海專利事務所
• 代理人: 李蘭英,張澤純

本發明是一種用于測量超快變電場和光脈沖隨時間變化的測量系統。

已有技術中，美國專利文獻4472053敘述了一種測量系統是由短脈沖發射光源（也是被測量的光脈沖信號），擴束器、微分時間延遲單元，成像系統、分束器，分成的兩束光分別通過空間反轉器和可變時間延遲補償器，非線性介質和探測顯示裝置。這種測量系統只能用來測量光脈沖的持續時間，而不能測量電脈沖（即超快變電場）。

本發明的目的是提供一種能夠測量超快變電場隨時間的變化，也可以測量光脈沖隨時間的變化，測量的時間分辨率高于10^-12秒的測量系統。

本發明的測量系統由這九個部分：超短脈沖發射光源、擴束器、微分時間延遲器、聚焦系統、電光開關、成像系統、探測顯示裝置、被測脈沖信號和同步裝置組成。

它的特征是：在聚焦系統和成像系統之間，放入由起偏振器，普克爾盒和檢偏振器組成的電光開關，被測量的脈沖信號加在電光開關上。由超短脈沖發射光源發射的光脈沖是做為測量系統的基礎光束。由同步裝置控制，當基礎光束的光脈沖剛好到達普克爾盒的同時將被測脈沖信號加于普克爾盒內。

由超短脈沖發射光源發射的基礎光束經過擴束器橫向擴束后，照射到微分時間延遲器上，光束被衍射，形成與光束垂直方向上的延遲是遞增的。再經過聚焦系統和起偏振器將偏振光束會聚在普克爾盒內。被普克爾盒電場調制的光束，由成像系統成像在探測顯示裝置的探測器接收面上。呈現在探測器接收面上的是光能量分布。此光能量分布與普克爾盒上的電場有關。對于基礎光束光脈沖的寬度很窄時，從理論推導上也可知，探測器接收面上的光能量分布曲線恰是加在電光開關上的被測量的脈沖信號隨時間變化的曲線。因此顯示裝置上顯示的波形也就是被測脈沖信號隨時間變化的波形。這里的被測脈沖信號、或者是超快變電場或者是光脈沖信號。

所說的探測器是能量探測器，或者選用二極管列陣，或者選用光學多通道分析儀（OMA），或者選用電荷耦合器件（CCD）。

測量系統的時間分辨率取決于普克爾盒的性能和基礎光束光脈沖的寬度。基礎光束的光脈沖寬度越窄，系統測量的時間分辨率就越高。目前，超短脈沖激光器的光脈沖寬度已經可以做到10^-14秒的量級。因此，本發明系統選用超短脈沖激光器作為基礎光束的發射光源、則系統測量的時間分辨率可以達到10^-14秒，只少能夠達到10^-12秒。

本發明測量系統的優點是：

1.本測量系統能夠測量超快變電場和光脈沖隨時間的變化。

2.測量的時間分辨率高于10^-12秒。

3.由于測量系統采用的是測能量分布的探測器，因此選用探測顯示裝置時不受響應時間的限制。

附圖說明：

圖（一）是測量系統結構的方框圖。其中：

1-為超短脈沖發射光源，2-擴束器，3-微分時間延遲器，4-聚焦系統，5-電光開關，6-成像系統，7-探測顯示裝置，8-被測脈沖信號，9-同步裝置。

圖（二）、測量系統的光路圖：其中：10-起偏振器，11-普克爾盒，12-檢偏振器。

實施例：如圖（一）、圖（二）所示。

超短脈沖發射光源選用了一臺超短脈沖鎖模激光器，它帶有單脈沖選擇器，可以輸出單個的脈沖寬度為5×10^-14秒的光脈沖。其中擴束器選用一塊作為斜劈橫向擴束的楔形棱鏡，微分時間延遲器選用的是一塊衍射光柵，選用會聚透鏡L₁和成像透鏡L₂分別為聚焦系統和成像系統。

電光開關由起偏振器，普克爾盒和檢偏振器組成。選用二塊格蘭棱鏡分別做為起偏振器和檢偏振器。普克爾盒的晶體選用鈮酸鋰晶體，普克爾盒的電極為同軸結構，探測器選用的是二極管列陣。

上述測量系統，測得被測脈沖信號隨時間變化的波形、時間分辨率可達到5×10^-14秒。