光學(xué)延遲線是一種引入光時間延遲的光學(xué)裝置,,原理一般為通過改變光程來實現(xiàn)對光傳播時間的控制,。延遲線的搭建有一個很重要的參數(shù)就是掃描步長,和每一步延遲的準(zhǔn)確度,,對于以位移臺為核心搭建的光學(xué)延遲線而言,,這個精度取決于位移臺的步長以及步進(jìn)的精度,因此采用高精度壓電位移臺是*好的選擇,。實現(xiàn)方式如圖所示:入射光被安裝在壓電位移臺上的屋脊棱鏡反射兩次沿原方向回射,,壓電位移臺可在水平方向左右移動,引入的光程差為移動距離的兩倍,,引入的時間延遲量為光程差除以光速,。可以利用脈沖間的時間延遲來實現(xiàn)高精度的測量,。
在超快科學(xué)領(lǐng)域,,延遲線常用于自相關(guān)測脈寬,以及泵浦探測,,時域光譜等領(lǐng)域,。由于飛秒量級的時間已經(jīng)遠(yuǎn)超出了示波器、PD探頭的響應(yīng)速度極限,,因此無法直接通過示波器等儀器直接測出脈寬,,一般通過自相關(guān)的方式進(jìn)行測量,自相關(guān)測量的原理是將一個脈沖分成等強(qiáng)度的兩個脈沖,,使其中一束光通過延遲線后將兩束光合束并通過倍頻晶體(如BBO),,通過PD探頭測量,PD探頭的測量結(jié)果正比于光強(qiáng) ,。通過改變延遲線的時間延遲(控制位移臺移動)獲得一系列強(qiáng)度-位置數(shù)據(jù),,利用得到
將位置轉(zhuǎn)化為時間,即可得到自相關(guān)圖像,測得脈寬,。
同時為了防止測量過程中引入的色散,,自相關(guān)光路中一般盡可能的少引入透射元器件,保證測量的準(zhǔn)確性,,一般使用中空屋脊棱鏡或者中空角錐,。
自相關(guān)光路:
延遲線在泵浦探測中的應(yīng)用
下圖所示為一套基于馬赫-曾德爾干涉設(shè)計的泵浦探測光路,采用環(huán)形反射鏡分割與合并波前,。輸入光束的中心部分被一對安裝在壓電位移臺上的直角反射鏡反射,,充當(dāng)延遲線的作用。延遲的步長與精度取決于壓電位移臺的步長與精度,。在合束后,,光束的外環(huán)形部分被聚焦成氣體射流產(chǎn)生高次諧波。光束的中心部分用于探測,,基于這種設(shè)計的光路,,可通過調(diào)節(jié)阿秒脈沖串和紅外基頻激光場之間的相位差觀測到邊帶的調(diào)制,從而重建原始的阿秒脈沖信息,。
參考文獻(xiàn)(對應(yīng)最后一張圖):
Y. Mairesse et al,,Attosecond Synchronization of High-Harmonic Soft X-rays. Science 302, 1540 (2003);
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