专利名称：一种基于频率分辨光学开关法的飞秒激光脉冲测试平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量激光脉宽的装置，更特别地说，是指一种适用于无扫描部件
的频率分辨光学开关法的飞秒激光脉冲测试平台，该平台属于光学测量器件。
背景技术：
超短激光脉冲技术从ps (皮秒)进入f s (飞秒)阶段，双光子荧光法、条纹相机等 测量技术受时间、空间分辨率的限制已经无法适用，仅有相关测量法延用至今。相关测量法 大致包括强度自相关测量法和干涉自相关测量法。由于强度自相关法只能给出超短脉冲的 宽度而不能给出脉冲相位、脉冲形状等信息，故在飞秒脉冲测量中很少用。
目前用于飞秒脉冲测量主要是基于干涉自相关测量法上发展起来的频率分辨光 学开关法和自参考光谱相位相干电场重构法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于频率分辨光学开关法的飞秒激光脉冲测试平台，当 待测激光顺次经汇聚_分光延时_倍频_成像后被图像采集组件所获取。该测试平台将多 个光学器件活动安装在一个基座上，能够方便的实现激光汇聚组件、光分束延时组件、倍频 晶体组件、成像组件和CCD摄像头的共轴。在光分束延时组件中通过更换菲涅尔双棱镜能 够对多种脉宽的光源进行测量。本发明设计的测试平台结构简单、易实现共轴操作和控制。
本发明的一种基于频率分辨光学开关法的飞秒激光脉冲测试平台，包括有FROG 脉宽测试平台、激光器、计算机，以及存储并运行在计算机中的激光脉宽处理软件；激光器 用于出射中心波长为1550nm的激光；激光脉宽处理软件用于对接收到的图像信息进行处 理及结果显示； 该测试平台由激光汇聚组件(1)、光分束延时组件(2)、倍频晶体组件(3)、成像组 件(4)、图像采集组件(5)和基座(6)组成； 从激光器出射的待测激光被激光汇聚组件(1)中的柱面透镜(14)汇聚后，成为汇 聚光； 该汇聚光被光分束延时组件(2)中的菲渥尔双棱镜(24)进行分束与延时处理后， 成为延时光； 该延时光被倍频晶体组件(3)中的BBO晶体(34)进行倍频处理后，成为倍频光；
该倍频光被成像组件(4)中的双柱面透镜组进行成像处理后，成为成像光；
该成像光被图像采集组件(5)中的CCD摄像头(54)采集形成图像信息；
该图像信息被计算机接收。
本发明飞秒激光脉冲测试平台的优点在于 (1)通过采用Fresnel双棱镜和厚倍频晶体以及柱透镜的组合光路来代替通常扫 描型FROG超短激光脉冲的测试光路，从而实现无扫描部件的FROG超短激光脉冲的测试。
(2)采用超短脉冲与倍频晶体作用，对输入的超短脉冲被Fresnel双棱镜分成两个脉冲同时作用到倍频晶体上，而经Fresnel双棱镜后的激光是以一定的角度交叠产生倍 频信号。这时两个脉冲在产生的倍频光束截面上不同位置处具有不同的延迟，从而将脉冲 关于延迟公的相关信号转换成了关于空间位置的光强分布，采用CCD摄像头即可检测到光 强分布，可以推算出超短激光脉冲的脉冲宽度等参数。 (3)采用Fresnel双棱镜来分光，从而避免了采用马赫曾德尔干涉仪分光需要对 光路进行精确调整的难点，可以通过无扫描部件实现FROG超短激光脉冲测试。
(4)采用厚倍频晶体，提高了超短激光脉冲测试的分辨率。 (5)采用可见光及近红外波段的CCD摄像头来进行脉冲光信号的探测，避免了高 速光电探测设备的采用，大大降低了成本。 (6)本发明的飞秒激光脉冲测试平台采用了基于LabVIEW的虚拟仪器技术，可以 大幅度縮短测试系统的软件开发及软硬件联调的周期。
板面
纹通孔
节螺母
柱
图1是本发明无扫描部件的FROG超短激光脉冲测试系统的结构框图,
图2是本发明飞秒激光脉冲测试平台的功能结构框图。
图3是本发明飞秒激光脉冲测试平台的架构图。
图4是本发明第一夹具的结构分解图。
图4A是第一夹具中A上夹具的结构图。
图4B是第一夹具中柱面镜的结构图。
图5是本发明第二夹具的结构分解图。 图5A是第二夹具中B上夹具的结构图。 图5B是第二夹具中菲渥尔双棱镜的结构图。 图6是本发明第四夹具的结构分解图。 图6A是第四夹具中C上夹具的结构图。 图6B是第四夹具中双凸柱面镜的结构图。 图7是本发明倍频晶体组件的结构分解图。 图7A是倍频晶体组件中椭圆夹具的结构图。 图8是本发明成像采集组件的结构分解图。
图中
1.激光汇聚组件10.第一安装架 ll.A上夹具
112.下板面11A.顶块
11B. A通孔
11C. B通孔
111.上
11D. A螺
IIE.B螺纹通孔 11F. C螺纹通孔 IIG.A调节螺母 IIH.B调节螺母 11J. C调
11K.右侧板面 11L.左侧板面 12.A下夹具
12A. A凹槽
12B. A导
12C.B导柱
12D.D螺纹通孔 13.第一滑块131.上板面 13A.A支
13B.连接端
纹通孔 14.柱面镜
板面 14E.汇聚区域 夹具 211.上板面
孔 21D. F螺纹通孔 节螺母 21J.G调节螺母
13C. A滑槽
13D.D调节螺母 13E.右侧板面 13F.E螺
14A.上板面14B.前板面
2.光分束延时组件
212.下板面21A.顶块
14C.后板面14D.下
20.第二安装架21. B上
2 IB. C通孔
21C. D通
21E.G螺纹通孔 21F.H螺纹通孔21G.E调节螺母 21H.F调
21K.右侧板面 21L.左侧板面 22.B下夹具22A. B凹 22B. C导柱 22C. D导柱 22D. I螺纹通孔 23.第二滑块 231.上 板面 23A.B支撑柱 23B.连接端 23C. B滑槽 23D. H调节螺母 23E.右 侧板面 23F.J螺纹通孔24.菲渥尔双棱镜 24B.前板面24C.后
板面 24E.汇聚区域 24F.截面 3.倍频晶体组件30.第三安装架32.椭圆 夹具 32A.上板面32B.凹槽 32C.卡槽32D.下板面32E.螺
纹沉头孔 33.第三滑块 331.上板面33A. C支撑柱33B.连接端33C. C滑 33D. M调节螺母 倍频晶体 4.成像组件 板面 41A.顶块
纹通孔 41F. M螺纹通孔 侧板面 41L.左侧板面 柱 42D. N螺纹通孔 43C.D滑槽
柱面镜 44A.上板面
33E.右侧板面 33F. P螺纹通孔 34. BB0
40.第四安装架41.C上夹具411.上板面412.下
41B. E通孔
41C. F通孔
41D. K螺纹通孔 41E. L螺
41G. I调节螺母41H. J调节螺母41J.K调节螺母41K.右
42. C下夹具42A. C凹槽
43.第四滑块 431.上板面
42B. E导柱
42C. F导
43A.D支撑柱 43B.连
43D. L调节螺母43E.右侧板面 43F. 0螺纹通孔44.前半
44B.前板面44C.后板面
8
44D.下板面44E.汇
444.后半柱面镜 5.图像采集组件 50.第五安装架 53.第五滑块 531.上板面 53A.E支撑柱 53B.连接端 53C. E滑槽 53D.N调节螺母
53E.右侧板面 53F.Q螺纹通孔54. CCD摄像头6.基座 61.燕尾式滑轨
62.A支撑面 63. B支撑面 64. A安装面 65. B安装面
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。 参见图1所示为一种激光脉宽测量系统，该激光脉宽测量系统由激光器、FROG脉
宽测试平台、计算机和存储并运行在计算机中的激光脉宽处理软件构成。 该激光脉宽测量系统中的激光器出射的激光的中心波长为1550nm。 该激光脉宽测量系统中的计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地
进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。最低配置为CPU2GHz，内存
2GB，硬盘180GB ;操作系统为windows 2000/2003/XP。 该激光脉宽测量系统中的激光脉宽处理软件采用LabVIEW图形化系统设计软件 平台对采集的数据进行计算并显示出结果。 参见图2、图3所示，所述的FR0G脉宽测试平台是基于频率分辨光学开关法的。该 测试平台由激光汇聚组件1、光分束延时组件2、倍频晶体组件3、成像组件4、图像采集组件 5和基座6组成。激光汇聚组件1、光分束延时组件2、倍频晶体组件3、成像组件4和图像 采集组件5安装在基座6上，且能够在基座6上滑动。在本发明中，通过一个基座6与激光 汇聚组件1、光分束延时组件2、倍频晶体组件3、成像组件4和图像采集组件5中各自的安 装架的滑动配合，保证了多个器件在同一轴线方向上的共轴，该轴线方向是指基座6的长 度方向。 从激光器出射的待测激光被激光汇聚组件1中的柱面透镜14汇聚后，成为汇聚 光； 该汇聚光被光分束延时组件2中的菲渥尔双棱镜24进行分束与延时处理后，成为 延时光； 该延时光被倍频晶体组件3中的BBO晶体34进行倍频处理后，成为倍频光；
该倍频光被成像组件4中的双柱面透镜组进行成像处理后，成为成像光；
该成像光被图像采集组件5中的CCD摄像头54采集形成图像信息；
该图像信息被计算机接收。
( — )激光汇聚组件1 参见图3、图4、图4A、图4B所示，激光汇聚组件1由第一安装架10和柱面透镜14 构成，第一安装架10包括有A上夹具11、 A下夹具12和第一滑块13。 A上夹具11的上板面111上设有A通孔11B、 B通孔11C和A螺纹通孔11D， A螺 纹通孔IID设置在A通孔IIB与B通孔IIC之间；A通孔IIB用于A下夹具12上的A导柱
912B穿过，且使A导柱12B在该A通孔11B内上下滑动；B通孔IIC用于A下夹具12上的B 导柱12C穿过，且使B导柱12C在该B通孔11C内上下滑动；A螺纹通孔11D用于A调节螺 母11G穿过，且使A调节螺母11G的端部顶紧柱面镜14的上板面14A ;
A上夹具ll的下板面112上设有顶块11A，且顶块11A位于A通孔11B与B通孔 11C之间，A螺纹通孔11D贯穿顶块11A ; A上夹具11的右侧板面1 IK上设有B螺纹通孔11E，该B螺纹通孔1 IE用于B调 节螺母11H穿过，且使B调节螺母11H的端部与B导柱12C接触； A上夹具11的左侧板面11L上设有C螺纹通孔11F，该C螺纹通孔1 IF用于C调 节螺母11J穿过，且使C调节螺母11J的端部与A导柱12B接触。 在本发明中，B调节螺母11H与B导柱12C的配合和C调节螺母11J与A导柱12B 的配合实现了将A上夹具11安装在A导柱12B和B导柱12C上。 A下夹具12上设有A凹槽12A，该A凹槽12A的两端端部上设有A导柱12B和B 导柱12C， A导柱12B用于穿过A上夹具11上的A通孔11B， B导柱12C用于穿过A上夹具 11上的B通孔11C ;A下夹具12的中心位置处设有D螺纹通孔12D，该D螺纹通孔12D用于 与第一滑块13上的A支撑柱13A的螺纹连接端13B连接，从而实现将A下夹具12安装在 第一滑块13上；A下夹具12上的A凹槽12A内放置有柱面透镜14。 第一滑块13的上板面131上设有A支撑柱13A， A支撑柱13A的螺纹连接端13B 与A下夹具12上的D螺纹通孔12D连接； 第一滑块13的右板面13E上设有E螺纹通孔13F，该E螺纹通孔13F用于D调节 螺母13D穿过，且使D调节螺母13D的端部顶紧基座6的燕尾式滑轨61的侧面，从而实现 第一滑块13固紧在基座6上； 第一滑块13的底部中心位置设有A滑槽13C，该A滑槽13C用于与基座6上的燕 尾式滑轨61接触。 柱面透镜14分为前板面14B、后板面14C、上板面14A和下板面14D，前板面14B的 中心区域为汇聚区域14E，该汇聚区域14E用于汇聚激光器出射的激光，也是待测激光。安 装时，柱面透镜14的前板面14B与激光器出射的激光相对。柱面透镜14的焦距记为f14， f14 = 195mm 205mm。 在本发明中，柱面透镜14选取福建福晶科技股份有限公司公司生产的柱面透镜， 该柱面透镜的焦距为200mm。 在本发明中，激光汇聚组件1中的柱面透镜14用于对激光器出射的待测激光进行 汇聚，并在该柱面透镜14的前板面14B的汇聚区域14A内聚焦，经柱面透镜14透过的汇聚 光照射在光分束延时组件2的菲渥尔双棱镜21上。
(二)光分束延时组件2 参见图3、图5、图5A、图5B所示，光分束延时组件2由第二安装架20和菲渥尔双 棱镜24构成，第二安装架20包括有B上夹具21、B下夹具22和第二滑块23。
B上夹具21的上板面211上设有C通孔21B、 D通孔21C和F螺纹通孔21D， F螺 纹通孔21D设置在C通孔21B与D通孔21C之间；C通孔21B用于B下夹具22上的C导柱 22B穿过，且使C导柱22B在该C通孔21B内上下滑动；D通孔21C用于B下夹具22上的D 导柱22C穿过，且使D导柱22C在该D通孔21C内上下滑动；F螺纹通孔21D用于E调节螺母21G穿过，且使E调节螺母21G的端部顶紧菲渥尔双棱镜24的上端； B上夹具21的下板面212上设有顶块21A，且顶块21A位于C通孔21B与D通孔
21C之间，F螺纹通孔2ID贯穿顶块21A ; B上夹具21的右侧板面21K上设有G螺纹通孔21E，该G螺纹通孔21E用于F调 节螺母21H穿过，且使F调节螺母21H的端部与D导柱22C接触； B上夹具21的左侧板面21L上设有H螺纹通孔21F，该H螺纹通孔21F用于G调 节螺母21J穿过，且使G调节螺母21J的端部与C导柱22B接触。 在本发明中，F调节螺母21H与D导柱22C的配合和G调节螺母21J与C导柱22B 的配合实现了将B上夹具21安装在C导柱22B和D导柱22C上。 B下夹具22上设有B凹槽22A，该B凹槽22A的两端端部上设有C导柱22B和D 导柱22C， C导柱22B用于穿过B上夹具21上的C通孔21B， D导柱22C用于穿过B上夹具 21上的D通孔21C ;B下夹具22的中心位置处设有I螺纹通孔22D，该I螺纹通孔22D用于 与第二滑块23上的B支撑柱23A的螺纹连接端23B连接，从而实现将B下夹具22安装在 第二滑块23上；B下夹具22上的B凹槽22A内放置有菲渥尔双棱镜24。
第二滑块23的上板面231上设有B支撑柱23A， B支撑柱23A的螺纹连接端23B 与B下夹具22上的I螺纹通孔22D连接； 第二滑块23的右板面23E上设有J螺纹通孔23F，该J螺纹通孔23F用于H调节 螺母23D穿过，且使H调节螺母23D的端部顶紧基座6的燕尾式滑轨61的侧面，从而实现 第二滑块23固紧在基座6上； 第二滑块23的底部中心位置设有B滑槽23C，该B滑槽23C用于与基座6上的燕 尾式滑轨61接触。 菲渥尔双棱镜24分为前板面24B、后板面24C和三角形的截面24F，三角形截面 24F的顶角记为9 ， 9 = 160度 172度。前板面24B的中心区域为汇聚区域24E，该汇聚 区域24E用于汇聚激光器出射的激光，也是待测激光。安装时，菲渥尔双棱镜24的前板面 24B与激光器出射的激光相对。 在本发明中，菲渥尔双棱镜24选取福建福晶科技股份有限公司生产的产品，该双 棱镜的顶角为170度。 在本发明中，光分束延时组件2中的柱面透镜24用于对激光器出射的待测激光进 行汇聚，并在该柱面透镜24的前板面14B的汇聚区域14A内聚焦，经柱面透镜14透过的汇 聚光照射在光分束延时组件2的菲渥尔双棱镜21上。 为了方便、快捷的调节激光汇聚组件1与光分束延时组件2之间的有效距离，以简 化对两个镜子的方便安装。 光分束延时组件2对入射到菲渥尔双棱镜24上，菲渥尔双棱镜24 —方面对汇聚 光进行分束成两束光，该两束光之间产生一个延迟时间t (t =飞秒时间参数)内的干涉， 从而形成干涉条纹入射到倍频晶体组件3的倍频晶体31上。
C上夹具41的下板面412上设有顶块41A，且顶块41A位于E通孔41B与F通孔 41C之间，K螺纹通孔41D贯穿顶块41A ; C上夹具41的右侧板面41K上设有L螺纹通孔41E，该L螺纹通孔41E用于J调 节螺母41H穿过，且使J调节螺母41H的端部与F导柱42C接触； C上夹具41的左侧板面41L上设有M螺纹通孔41F，该M螺纹通孔41F用于K调 节螺母41J穿过，且使K调节螺母41J的端部与E导柱42B接触。 在本发明中，J调节螺母41H与E导柱42C的配合和K调节螺母41J与F导柱42B 的配合实现了将C上夹具41安装在E导柱42B和F导柱42C上。 C下夹具42上设有C凹槽42A，该C凹槽42A的两端端部上设有E导柱42B和F 导柱42C， E导柱42B用于穿过C上夹具41上的E通孔41B， F导柱42C用于穿过C上夹具 41上的F通孔41C ;C下夹具42的中心位置处设有N螺纹通孔42D，该N螺纹通孔42D用于 与第四滑块43上的D支撑柱43A的螺纹连接端43B连接，从而实现将C下夹具42安装在 第四滑块43上；C下夹具42上的C凹槽42A内放置有双柱面透镜。 第四滑块43的上板面431上设有D支撑柱43A， D支撑柱43A的螺纹连接端43B 与C下夹具42上的N螺纹通孔42D连接； 第四滑块43的右板面43E上设有0螺纹通孔43F，该0螺纹通孔43F用于L调节 螺母43D穿过，且使L调节螺母43D的端部顶紧基座6的燕尾式滑轨61的侧面，从而实现 第四滑块43固紧在基座6上；
第四滑块43的底部中心位置设有D滑槽43C，该D滑槽43C用于与基座6上的燕 尾式滑轨61接触。 双柱面透镜由前半柱面透镜44和后半柱面透镜444粘接而成，即两块柱面透镜的 凸面分别向外，两块柱面透镜的平面粘接在一起。双柱面透镜分为前板面44B、后板面44C、 上板面44A和下板面44D，前板面44B的中心区域为汇聚区域44E，该汇聚区域44E用于汇 聚激光器出射的激光，也是待测激光。安装时，双柱面透镜的前板面44B与激光器出射的激 光相对。双柱面透镜中的前半柱面透镜44的焦距记为f^，后半柱面透镜444的焦距记为
f444， 曰'2f4440 在本发明中，柱面透镜44选取福建福晶科技股份有限公司生产的柱面透镜，该柱 面透镜的焦距的为100mm和50mm。 在本发明中，激光汇聚组件4中的柱面透镜44用于对激光器出射的待测激光进行 汇聚，并在该柱面透镜44的前板面44B的汇聚区域44A内聚焦，经柱面透镜44透过的汇聚 光照射在光分束延时组件2的菲渥尔双棱镜24上。 为了方便、快捷的调节激光汇聚组件1与光分束延时组件2之间的有效距离，以简
化对两个镜子的方便安装。(五)图像采集组件5 参见图3、图8所示，图像采集组件5包括有第五安装架50和CCD摄像头54。
第五安装架50的上板面531上设有E支撑柱53A，E支撑柱53A的螺纹连接端53B 上安装有CCD摄像头54。 第五安装架50的右侧板面53E上设有Q螺纹通孔53F，该Q螺纹通孔53F用于N 调节螺母53D穿过，且使N调节螺母53D的端部顶紧基座6的燕尾式滑轨61的侧面，从而 实现第五安装架50固紧在基座6上； 第五安装架50的底部中心位置设有E滑槽53C，该E滑槽53C用于与基座6上的 燕尾式滑轨61接触。 CCD摄像头54采集从成像组件4出射的汇聚光，并形成电信号输入计算机。
(六)基座6 基座6的轴向中心设有燕尾式滑轨61，燕尾式滑轨61的两侧分别设有A支撑面 62和B支撑面63， A支撑面62的外侧设有A安装面64， B支撑面63的外侧设有B安装面 65，A安装面64与B安装面65上设有安装孔，通过该安装孔能够将基座6与所要使用的环 境中的支架进行固定安装，从而实现可移动的小型化的一个平台。
在本发明中，基座6的轴向长度记为L， L = 600mm。 在本发明中，激光汇聚组件1中的第一滑块13与光分束延时组件2中的第二滑块 23之间的间距记为4。 在本发明中，光分束延时组件2中的第二滑块23与倍频晶体组件3中的第三滑块 33之间的间距记为4，且d2 = 45mm。 在本发明中，倍频晶体组件3中的第三滑块33与成像组件4中的第四滑块43之 间的间距记为d3。倍频晶体组件3中的第三滑块33安装在基座6的轴向(长度方向)中 心位置上。 在本发明中，成像组件4中的第四滑块43与图像采集组件5中的第五滑块53之间的间距记为d4。则有d3 = d4 = f44， = f14。 本发明设计的一种适用于激光脉宽测量系统的基于频率分辨光学开关法的飞秒 激光脉冲测试平台，通过在多个安装架上分别安装不同的镜子机构，并通过调节安装架在 基座的燕尾式滑轨上的相对距离来方便调节各镜子之间的距离(该距离与各个镜子的焦 距相关)，当激光器出射的激光束(待测激光)顺次经汇聚_分光延时_倍频_成像后被 CCD摄像头所获取。图像采集组件5获取的自相关信息可以通过现有的计算机及存储的激 光脉宽处理软件进行处理，从而得到待测激光的相位和光强。
权利要求
一种基于频率分辨光学开关法的飞秒激光脉冲测试平台，包括有激光器、计算机，以及存储并运行在计算机中的激光脉宽处理软件；激光器用于出射中心波长为1550nm的激光；激光脉宽处理软件用于对接收到的图像信息进行处理及结果显示；其特征在于还包括有FROG脉宽测试平台；该测试平台由激光汇聚组件(1)、光分束延时组件(2)、倍频晶体组件(3)、成像组件(4)、图像采集组件(5)和基座(6)组成；从激光器出射的待测激光被激光汇聚组件(1)中的柱面透镜(14)汇聚后，成为汇聚光；该汇聚光被光分束延时组件(2)中的菲湦尔双棱镜(24)进行分束与延时处理后，成为延时光；该延时光被倍频晶体组件(3)中的BBO晶体(34)进行倍频处理后，成为倍频光；该倍频光被成像组件(4)中的双柱面透镜组进行成像处理后，成为成像光；该成像光被图像采集组件(5)中的CCD摄像头(54)采集形成图像信息；该图像信息被计算机接收。
2. 根据权利要求1所述的基于频率分辨光学开关法的飞秒激光脉冲测试平台，其特征 在于激光汇聚组件(1)由第一安装架(10)和柱面透镜(14)构成，第一安装架(10)包括 有A上夹具(11)、A下夹具(12)和第一滑块(13);A上夹具(11)的上板面(111)上设有A通孔(11B)、B通孔(11C)和A螺纹通孔(IID)， A螺纹通孔(11D)设置在A通孔(11B)与B通孔(11C)之间；A通孔(11B)用于A下夹具 (12)上的A导柱(12B)穿过，且使A导柱(12B)在该A通孔(11B)内上下滑动；B通孔(11C) 用于A下夹具(12)上的B导柱(12C)穿过，且使B导柱(12C)在该B通孔(11C)内上下滑 动；A螺纹通孔(11D)用于A调节螺母(11G)穿过，且使A调节螺母(11G)的端部顶紧柱面 镜(14)的上板面(14A);A上夹具(11)的下板面(112)上设有顶块(IIA)，且顶块(11A)位于A通孔(11B)与 B通孔(11C)之间，A螺纹通孔(11D)贯穿顶块(11A);A上夹具(11)的右侧板面(11K)上设有B螺纹通孔(IIE)，该B螺纹通孔(11E)用于 B调节螺母(11H)穿过，且使B调节螺母(11H)的端部与B导柱(12C)接触；A上夹具(11)的左侧板面(11L)上设有C螺纹通孔(IIF)，该C螺纹通孔(11F)用于 C调节螺母(11 J)穿过，且使C调节螺母(11 J)的端部与A导柱(12B)接触；A下夹具(12)上设有A凹槽(12A)，该A凹槽(12A)的两端端部上设有A导柱(12B)和 B导柱(12C) ， A导柱(12B)用于穿过A上夹具(11)上的A通孔(11B) ， B导柱(12C)用于 穿过A上夹具(11)上的B通孔(11C) ;A下夹具(12)的中心位置处设有D螺纹通孔(12D)， 该D螺纹通孔(12D)用于与第一滑块(13)上的A支撑柱(13A)的螺纹连接端(13B)连接， 从而实现将A下夹具(12)安装在第一滑块(13)上；A下夹具(12)上的A凹槽(12A)内放 置有柱面透镜(14);第一滑块(13)的上板面(131)上设有A支撑柱(13A)， A支撑柱(13A)的螺纹连接端 (13B)与A下夹具(12)上的D螺纹通孔(12D)连接；第一滑块(13)的右板面(13E)上设有E螺纹通孔(13F)，该E螺纹通孔(13F)用于D 调节螺母(13D)穿过，且使D调节螺母(13D)的端部顶紧基座(6)的燕尾式滑轨(61)的侧面，从而实现第一滑块(13)固紧在基座(6)上；第一滑块(13)的底部中心位置设有A滑槽(13C)，该A滑槽(13C)用于与基座(6)上 的燕尾式滑轨(61)接触；柱面透镜(14)分为前板面(14B)、后板面(14C)、上板面(14A)和下板面(14D)，前板 面(14B)的中心区域为汇聚区域(14E)，该汇聚区域(14E)用于汇聚激光器出射的激光，也 是待测激光；安装时，柱面透镜(14)的前板面(14B)与激光器出射的激光相对；柱面透镜 (14)的焦距f14 = 195mm 205mm。
3.根据权利要求1所述的基于频率分辨光学开关法的飞秒激光脉冲测试平台，其特征 在于光分束延时组件(2)由第二安装架(20)和菲渥尔双棱镜(24)构成，第二安装架(20) 包括有B上夹具(21)、B下夹具(22)和第二滑块(23);B上夹具(21)的上板面(211)上设有C通孔(21B)、D通孔(21C)和F螺纹通孔(21D)， F螺纹通孔(21D)设置在C通孔(21B)与D通孔(21C)之间；C通孔(21B)用于B下夹具 (22)上的C导柱(22B)穿过，且使C导柱(22B)在该C通孔(21B)内上下滑动；D通孔(21C) 用于B下夹具(22)上的D导柱(22C)穿过，且使D导柱(22C)在该D通孔(21C)内上下滑 动；F螺纹通孔(21D)用于E调节螺母(21G)穿过，且使E调节螺母(21G)的端部顶紧菲渥 尔双棱镜(24)的上端；B上夹具(21)的下板面(212)上设有顶块(21A)，且顶块(21A)位于C通孔(21B)与 D通孔(21C)之间，F螺纹通孔(21D)贯穿顶块(21A);B上夹具(21)的右侧板面(21K)上设有G螺纹通孔(21E)，该G螺纹通孔(21E)用于 F调节螺母(21H)穿过，且使F调节螺母(21H)的端部与D导柱(22C)接触；B上夹具(21)的左侧板面(21L)上设有H螺纹通孔(21F)，该H螺纹通孔(21F)用于 G调节螺母(21J)穿过，且使G调节螺母(21J)的端部与C导柱(22B)接触；B下夹具(22)上设有B凹槽(22A)，该B凹槽(22A)的两端端部上设有C导柱(22B)和 D导柱(22C) ， C导柱(22B)用于穿过B上夹具(21)上的C通孔(21B) ， D导柱(22C)用于 穿过B上夹具(21)上的D通孔(21C) ;B下夹具(22)的中心位置处设有I螺纹通孔(22D)， 该I螺纹通孔(22D)用于与第二滑块(23)上的B支撑柱(23A)的螺纹连接端(23B)连接， 从而实现将B下夹具(22)安装在第二滑块(23)上；B下夹具(22)上的B凹槽(22A)内放 置有菲渥尔双棱镜(24);第二滑块(23)的上板面(231)上设有B支撑柱(23A)， B支撑柱(23A)的螺纹连接端 (23B)与B下夹具(22)上的I螺纹通孔(22D)连接；第二滑块(23)的右板面(23E)上设有J螺纹通孔(23F)，该J螺纹通孔(23F)用于H 调节螺母(23D)穿过，且使H调节螺母(23D)的端部顶紧基座(6)的燕尾式滑轨(61)的侧 面，从而实现第二滑块(23)固紧在基座(6)上；第二滑块(23)的底部中心位置设有B滑槽(23C)，该B滑槽(23C)用于与基座(6)上 的燕尾式滑轨(61)接触；菲渥尔双棱镜(24)分为前板面(24B)、后板面(24C)和三角形的截面(24F)，三角形截 面(24F)的顶角e = 160度 172度；前板面(24B)的中心区域为汇聚区域(24E)，该汇 聚区域(24E)用于汇聚激光器出射的激光，也是待测激光；安装时，菲渥尔双棱镜(24)的前 板面(24B)与激光器出射的激光相对。
4. 根据权利要求1所述的基于频率分辨光学开关法的飞秒激光脉冲测试平台，其特征 在于倍频晶体组件(3)包括有第三安装架(30)和BB0倍频晶体(31)，第三安装架(30)由 第三滑块(33)和椭圆夹具(32)组成；椭圆夹具(32)的上板面(32A)上开有凹槽(32B)，凹槽(32B)内开有卡槽(32C)，卡槽 (32C)内安装有(BB0)倍频晶体(31);椭圆夹具(32)的下板面(32D)上开有螺纹沉头孔(32E)，该螺纹沉头孔(32E)与第三 滑块(33)上的C支撑柱(33A)的螺纹连接端(33B)连接，从而实现了将椭圆夹具(32)安 装在第三滑块(33)上；第三滑块(33)的上板面(331)上设有C支撑柱(33A)， C支撑柱(33A)的螺纹连接端 (33B)与椭圆夹具(32)的下板面(32D)上的螺纹沉头孔(32E)连接；第三滑块(33)的右侧板面(33E)上设有P螺纹通孔(33F)，该P螺纹通孔(33F)用于 M调节螺母(33D)穿过，且使M调节螺母(33D)的端部顶紧基座(6)的燕尾式滑轨(61)的 侧面，从而实现第三滑块(33)固紧在基座(6)上；第三滑块(33)的底部中心位置设有C滑槽(33C)，该C滑槽(33C)用于与基座(6)上 的燕尾式滑轨(61)接触。
5. 根据权利要求1所述的基于频率分辨光学开关法的飞秒激光脉冲测试平台，其特征 在于成像组件(4)由第四安装架(40)和双柱面透镜构成，第四安装架(40)包括有C上夹 具(41)、C下夹具(42)和第四滑块(43);C上夹具(41)的上板面(411)上设有E通孔(41B)、F通孔(41C)和K螺纹通孔(41D)， K螺纹通孔(41D)设置在E通孔(41B)与F通孔(41C)之间；E通孔(41B)用于C下夹具 (42)上的E导柱(42B)穿过，且使E导柱(42B)在该E通孔(41B)内上下滑动；F通孔(41C) 用于C下夹具(42)上的F导柱(42C)穿过，且使F导柱(42C)在该F通孔(41C)内上下滑 动；K螺纹通孔(41D)用于I调节螺母(41G)穿过，且使I调节螺母(41G)的端部顶紧双柱 面透镜的上板面(44A);C上夹具(41)的下板面(412)上设有顶块(41A)，且顶块(41A)位于E通孔(41B)与 F通孔(41C)之间，K螺纹通孔(41D)贯穿顶块(41A);C上夹具(41)的右侧板面(41K)上设有L螺纹通孔(41E)，该L螺纹通孔(41E)用于 J调节螺母(41H)穿过，且使J调节螺母(41H)的端部与F导柱(42C)接触；C上夹具(41)的左侧板面(41L)上设有M螺纹通孔(41F)，该M螺纹通孔(41F)用于 K调节螺母(41 J)穿过，且使K调节螺母(41 J)的端部与E导柱(42B)接触；C下夹具(42)上设有C凹槽(42A)，该C凹槽(42A)的两端端部上设有E导柱(42B)和 F导柱(42C) ， E导柱(42B)用于穿过C上夹具(41)上的E通孔(41B) ， F导柱(42C)用于 穿过C上夹具(41)上的F通孔(41C) ;C下夹具(42)的中心位置处设有N螺纹通孔(42D)， 该N螺纹通孔(42D)用于与第四滑块(43)上的D支撑柱(43A)的螺纹连接端(43B)连接， 从而实现将C下夹具(42)安装在第四滑块(43)上；C下夹具(42)上的C凹槽(42A)内放 置有双柱面透镜；第四滑块(43)的上板面(431)上设有D支撑柱(43A)， D支撑柱(43A)的螺纹连接端 (43B)与C下夹具(42)上的N螺纹通孔(42D)连接;第四滑块(43)的右板面(43E)上设有0螺纹通孔(43F)，该0螺纹通孔(43F)用于L调节螺母(43D)穿过，且使L调节螺母(43D)的端部顶紧基座(6)的燕尾式滑轨(61)的侧 面，从而实现第四滑块(43)固紧在基座(6)上；第四滑块(43)的底部中心位置设有D滑槽(43C)，该D滑槽(43C)用于与基座(6)上 的燕尾式滑轨(61)接触；双柱面透镜由前半柱面透镜(44)和后半柱面透镜(444)粘接而成，即两块柱面透镜 的凸面分别向外，两块柱面透镜的平面粘接在一起；双柱面透镜分为前板面(44B)、后板 面(44C)、上板面(44A)和下板面(44D)，前板面(44B)的中心区域为汇聚区域(44E)，该 汇聚区域(44E)用于汇聚激光器出射的激光，也是待测激光；安装时，双柱面透镜的前板面 (44B)与激光器出射的激光相对；双柱面透镜中的前半柱面透镜(44)的焦距记为f^，后半 柱面透镜(444)的焦距记为f，且f44 = 2f444。
6. 根据权利要求1所述的基于频率分辨光学开关法的飞秒激光脉冲测试平台，其特征 在于图像采集组件(5)包括有第五安装架(50)和CCD摄像头(54);第五安装架(50)的上板面(531)上设有E支撑柱(53A)， E支撑柱(53A)的螺纹连接 端(53B)上安装有CCD摄像头(54);第五安装架(50)的右侧板面(53E)上设有Q螺纹通孔(53F)，该Q螺纹通孔(53F)用 于N调节螺母(53D)穿过，且使N调节螺母(53D)的端部顶紧基座6的燕尾式滑轨(61)的 侧面，从而实现第五安装架(50)固紧在基座(6)上；第五安装架(50)的底部中心位置设有E滑槽(53C)，该E滑槽(53C)用于与基座(6) 上的燕尾式滑轨(61)接触；CCD摄像头(54)采集从成像组件(4)出射的汇聚光，并形成电信号输入计算机。
7. 根据权利要求1所述的基于频率分辨光学开关法的飞秒激光脉冲测试平台，其特征 在于基座(6)的轴向中心设有燕尾式滑轨(61)，燕尾式滑轨(61)的两侧分别设有A支撑 面(62)和B支撑面(63) ， A支撑面(62)的外侧设有A安装面(64) ， B支撑面(63)的外侧 设有B安装面(65) ， A安装面(64)与B安装面(65)上设有安装孔。
全文摘要
本发明公开了一种基于频率分辨光学开关法的飞秒激光脉冲测试平台，从激光器出射的待测激光被激光汇聚组件中的柱面透镜汇聚后，成为汇聚光；该汇聚光被光分束延时组件中的菲湦尔双棱镜进行分束与延时处理后，成为延时光；该延时光被倍频晶体组件中的BBO晶体进行倍频处理后，成为倍频光；该倍频光被成像组件中的双柱面透镜组进行成像处理后，成为成像光；该成像光被图像采集组件中的CCD摄像头采集形成图像信息；该图像信息被计算机接收。该测试平台将多个光学器件活动安装在一个基座上，能够方便的实现激光汇聚组件、光分束延时组件、倍频晶体组件、成像组件和CCD摄像头的共轴。
文档编号G01J11/00GK101769796SQ20101010799
公开日2010年7月7日 申请日期2010年2月5日 优先权日2010年2月5日
发明者冯迪, 刘海霞, 刘磊, 张春熹, 林志立, 欧攀, 贾豫东 申请人:北京航空航天大学
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