【原創】筱曉課堂|自相關儀脈寬測試原理

更新時間：2024-12-26

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自相關儀脈沖測試原理

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筱曉光子的FR-103HP 是一款緊湊型無色散的NL 晶體自相關儀，用于實時測量超短激光脈沖的脈寬。

它適用于亞皮秒持續時間的中/高功率鎖模激光器，測量功率下限為 [P_avP_pk]min=10-2W2，可測量脈寬范圍是5fs~30ps。

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自相關儀內部采用的是邁克爾遜干涉儀結構，一邊是定臂，一邊是旋臂，旋臂通過旋轉平行鏡對的方式引入快速掃描、周期性光學延遲。

這種機制可實現均勻且無差錯的延遲生成，很容易產生較大的延遲。鏡像組件生成的延遲是時間的精確正弦函數。由于整個掃描范圍都發生在小角度內，因此近似為線性函數。

將兩束光合并，讓一束激光對另外一束光進行掃描。兩臂的光合并后的激光通過非線性晶體產生非線性效應（如二次諧波檢測或雙光子吸收檢測），倍頻的光功率受到兩束脈沖光的重疊程度影響。

通過這個方式，就可以反推出脈沖的寬度了。通過示波器或者采集軟件，捕捉倍頻光的功率變化曲線，擬合半高寬，除以懸臂對應的比例系數，再除以目標擬合曲線對應的自相關因子，就是最終的脈寬了。

這款自相關儀配備上位機軟件，也可以直接在軟件上讀取最終測量結果。下圖是我們測試的1550nm飛秒光纖激光器的脈寬。可以看出，自相關信號的脈寬是632.3fs，Sech2曲線和Gaussian曲線對應的因子不同，反推出的脈寬值也會不同。

自相關儀脈沖特點應用

用于物理學、生物學、化學、光通訊等領域。由于其能夠測量極窄的脈沖寬度(飛秒量級)，自相關儀在快速化學反應動力學研究、高分辨醫學診斷、醫學相干成像和生物活體檢測等方面具有重要作用。此外，自相關儀還用于超小型衛星的制造和量子控制化學、半導體相干光譜等領域的研究? 。