高功率激光裝置中，脈沖波形的準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)于評(píng)估裝置輸出性能和物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析具有重要意義。傳統(tǒng)的透鏡耦合單模光纖測(cè)量方式抗干擾能力強(qiáng)，但近場(chǎng)耦合效率低，測(cè)量結(jié)果難以反映光束近場(chǎng)的整體時(shí)間波形;可采用光束聚焦后直接進(jìn)入大口徑真空光電管的方法測(cè)量，結(jié)果準(zhǔn)確，但抗干擾能力和經(jīng)濟(jì)性較差。
調(diào)頻脈沖波形測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)具備三個(gè)特性方能滿足波形準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)測(cè)量的需要：一、近場(chǎng)取樣比例應(yīng)盡可能高以消除奇異點(diǎn)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響;二、具備較強(qiáng)的抗電磁干擾能力;三、可進(jìn)行多光路測(cè)量設(shè)備復(fù)用。
中國工程物理研究院激光聚變研究中心激光參數(shù)測(cè)量課題組提出了一種基于陣列透鏡和大芯徑高帶寬光纖集束的調(diào)頻脈沖測(cè)量方法。該方法通過大芯徑高帶寬多模光纖提供較大的接收孔徑，利用陣列透鏡子孔徑拼接取樣方式降低取樣光斑在光纖端面的漂移，兩者相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了光束近場(chǎng)能量到光纖集束的高效穩(wěn)定耦合，完成了脈沖的高對(duì)比度保真測(cè)量，為大型激光裝置調(diào)頻脈沖波形準(zhǔn)確測(cè)量提供了技術(shù)路徑。
圖1 波形測(cè)試系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖
對(duì)調(diào)頻脈沖的實(shí)際測(cè)試效果如圖2所示，在不同的輸入波形下陣列透鏡耦合光纖集束取樣測(cè)量得到的時(shí)間波形均與近場(chǎng)全口徑聚焦取樣測(cè)量得到的波形一致。這表明本技術(shù)方案可實(shí)現(xiàn)光束近場(chǎng)整體時(shí)間特性的保真測(cè)量;光纖集束輸出幅值可達(dá)6.3 V，如使用功分器將此信號(hào)分為兩路后單路幅值為3.15 V，示波器能夠明顯分辨識(shí)別的信號(hào)最小幅度為約5 mV，波形保真測(cè)量的對(duì)比度為630:1.
圖2 調(diào)頻脈沖波形測(cè)量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(a)輸入波形無幅度調(diào)制;(b)輸入波形有幅度調(diào)制
該研究結(jié)果為高功率激光裝置波形測(cè)量系統(tǒng)的建設(shè)提供了技術(shù)支撐，并能夠有效降低波形測(cè)量系統(tǒng)的建設(shè)成本。
該方法采用陣列透鏡進(jìn)行取樣，漸變折射率多模光纖集束進(jìn)行傳輸，其系統(tǒng)原理如圖1所示。光路A束組中任一光路的光束經(jīng)一個(gè)3×3排布的微透鏡陣列耦合到光纖集束中并長程傳輸?shù)秸婵展怆姽埽婵展怆姽芡瓿杀粶y(cè)光束光電轉(zhuǎn)換后將輸出電信號(hào)接入功率分配器和示波器，示波器記錄光電管的輸出信號(hào)從而完成該路激光脈沖波形的測(cè)量，多路光束間通過控制光纖集束的長度實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用測(cè)量。
參考文獻(xiàn)： 中國光學(xué)期刊網(wǎng)
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