【原创】筱晓课堂|自相关仪脉宽测试原理

更新时间：2024-12-26

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自相关仪脉冲测试原理

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筱晓光子的FR-103HP 是一款紧凑型无色散的NL 晶体自相关仪，用于实时测量超短激光脉冲的脉宽。

它适用于亚皮秒持续时间的中/高功率锁模激光器，测量功率下限为 [P_avP_pk]min=10-2W2，可测量脉宽范围是5fs~30ps。

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自相关仪内部采用的是迈克尔逊干涉仪结构，一边是定臂，一边是旋臂，旋臂通过旋转平行镜对的方式引入快速扫描、周期性光学延迟。

这种机制可实现均匀且无差错的延迟生成，很容易产生较大的延迟。镜像组件生成的延迟是时间的精确正弦函数。由于整个扫描范围都发生在小角度内，因此近似为线性函数。

将两束光合并，让一束激光对另外一束光进行扫描。两臂的光合并后的激光通过非线性晶体产生非线性效应（如二次谐波检测或双光子吸收检测），倍频的光功率受到两束脉冲光的重叠程度影响。

通过这个方式，就可以反推出脉冲的宽度了。通过示波器或者采集软件，捕捉倍频光的功率变化曲线，拟合半高宽，除以悬臂对应的比例系数，再除以目标拟合曲线对应的自相关因子，就是最终的脉宽了。

这款自相关仪配备上位机软件，也可以直接在软件上读取最终测量结果。下图是我们测试的1550nm飞秒光纤激光器的脉宽。可以看出，自相关信号的脉宽是632.3fs，Sech2曲线和Gaussian曲线对应的因子不同，反推出的脉宽值也会不同。

自相关仪脉冲特点应用

用于物理学、生物学、化学、光通讯等领域。由于其能够测量极窄的脉冲宽度(飞秒量级)，自相关仪在快速化学反应动力学研究、高分辨医学诊断、医学相干成像和生物活体检测等方面具有重要作用。此外，自相关仪还用于超小型卫星的制造和量子控制化学、半导体相干光谱等领域的研究‌ 。