Спосіб вимірювання тривалості ультракоротких імпульсів лазерного випромінювання ультрафіолетового спектрального діапазону

Спосіб вимірювання тривалості ультракоротких імпульсів лазерного випромінювання ультрафіолетового спектрального діапазону, який включає вимірювання тривалості кореляційної функції інтенсивності генерації другої гармоніки імпульсів лазерного випромінювання в нелінійному кристалі, який відрізняється тим, що як нелінійний кристал використовують кристал тетраборату стронцію Винахід відноситься до області лазерної фізики і може бути застосований у лазерному приладобудуванні та лазерній діагностиці Відомий спосіб вимірювання тривалості ультракоротких імпульсів(УКІ) лазерного випромінювання з тривалістю 10 1 2 с - 10 1 5 с, оснований на реєстрації автокореляційної функції Gr(x) = інтенсивності l(t) другої гармоніки лазерного випромінювання, що генерується у нелінійному кристалі КДР (КН2РО4) у неколлінеарному режимі При цьому генерація другої гармоніки (ГДГ) визначається умовою фазового синхронізму [М Maier, W Kaiser, J A Giordmame - Physical Review Letters, v 17, № 26 (1966), p 1275 - 1277] Недоліком способу є обмеження по ширині спектрального діапазону вивчаємих імпульсів лазерного випромінювання, пов'язане з умовами фазового синхронізму, що не дозволяє у кристалах КДР одержати ГДГ випромінювання з довжиною хвилі менш ніж 510нм ГДГ у кристалах ВВО випромінювання з довжиною хвилі менш ніж 410нм, та неможливість визначення тривалості УКІ в ультрафіолетовому спектральному діапазоні В основу винаходу покладено завдання створення способу вимірювання тривалості УКІ лазерного випромінювання ультрафіолетового спектрального діапазону, у якому за рахунок використання кристалів, прозорих в цій області та таких, що мають властивості некогерентної ГДГ, забезпечюється вимірювання тривалості УКІ з довжиною хвилі менш ніж400нм Для вирішення поставленого завдання у способі вимірювання тривалості ультракоротких імпульсів лазерного випромінювання ультрафіолетового спектрального діапазону, що включає вимірювання тривалості кореляційне/ функції інтенсивності генерації другої гармоніки імпульсів лазерного випромінювання в нелінійному кристалі, згідно з винаходом як нелінійний кристал використовують кристал тетраборату стронцію SBO (SrOB4O6) На фіг 1 зображена експериментальна установка для вимірювання тривалості кореляційної функції при неколінеарній генерації другої гармоніки, на фіг 2 зображено складання хвильових векторів основної і другої гармоніки при ГДГ, а на фіг 3 зображена залежність амплітуди другої гармоніки від довжини кристалу Z Вимірювальна установка (фіг 1) складається з джерела лазерного випромінювання 1, світоділільника 2, що поєднується з переривачем Найбільш близьким за сукупністю ознак до запропонованого є спосіб вимірювання тривалості УКІ при неколінеарній генерації другої гармоніки у тонкій пластині кристалу ВВО (ВаВгО^ [К L Cheng, WBosenberg, PWWise, J A Walmsley, C L Tang Appl Phys Lett, v 52, №7(1988), p 519-521] Цим способом визначають тривалість імпульсів лазера з тривалістю 43фс та довжиною хвилі основного випромінювання 620нм, другої гармоніки ЗЮнм Недоліком відомого способу є неможливість (О со сч (О 46236 4 світла 3 та системою зміни часової затримки 4, З таблиці 1 виходить, що у спектральному збиральною лінзою 5, та нелінійним кристалом 6, інтервалі 260-410 нм (130-205 нм для ГДГ) фотоелектричним підсилювачем 7 та системою нелінійні кристали КДР, ВВО не мають фазового синхронізації 8 синхронізму для ГДГ В той же час саме ці Спосіб здійснюється наступним чином Потік довжини хвиль відповідають другій гармоніці імпульсів з джерела лазерного випромінювання 1 випромінювання фемтосекундних ексімерних падає на СВІТОДІЛІЛЬНИК 2, який розділяє потік лазерів Хе СІ (X = 325нм), Хе F (X = 351 нм), Не Cd імпульсів на два імпульси, один з яких (X = 325нм) спрямовується у систему з зміною часової Спосіб вимірювання тривалості імпульсів у затримки 4, що регулює часову затримку х між спектральному діапазоні 260 - 410нм за відсутності двома послідовними імпульсами, які падають на фазового синхронізму здійснюється наступним збиральну лінзу 5, що фокусує випромінювання на чином Якщо фазовий синхронізм у кристалі для поверхні нелінійного кристалу 6, який орієнтований другої гармоніки відсутній таким чином, що його оптична вісь Z співпадала з нормаллю до поверхні кристалу У нелінійному кристалі 6 виникає ГДГ від кожного імпульсу і у ГДГ здійснюється на довжині когерентності перпендикулярному до кристалу напрямку за допомогою фотоелектричного підсилювача 7 та системи синхронізації 8 реєструється сигнал, який )} пропорціональнии автокореляціиніи функції G2 (х) Амплітуда другої гармоніки визначається При неколінеарному поширенні імпульсів формулою (фіг 3) вектори хвиль основної і другої гармоніки додаються (фіг 2), а напрямок поширення хвилі ZAn sin другої гармоніки визначається з умови фазового синхронізму к{{со) = к{2со), 2л: ZAn Я (1) де • ч \ ^ / ' 1 * 2 \ ^ / - хвильові вектори хвиль основного випромінювання, що поширюються по кристалу, "H^^V . хвильовий вектор другої гармоніки випромінювання лазера, що генерується в кристалі Напрямок поширення другої гармоніки є нормальним до поверхні кристалу і не збігається з напрямком падаючих хвиль, що дозволяє зареєструвати автокореляційну функцію без п'єдесталу, тобто зареєструвати функцію = —ZAn,Я різниця фаз між вторинними хвилями, які випромінються з перерізів пластини, що відстають одне одного на Де відстані —' 2 Коли Дф = ті, то хвилі від першої половини шару товщини Z погашуються другою його половиною При Z » Еког амплітуда поля визначається її значенням на межі Z = d Максимальне значення амплітуди і А(р (2) інтенсивність Де l(t) основного випромінювання, Т - час спостереження, х- час затримки Тривалість імпульсу основного випромінювання визначається по часу кореляції хс номірованої автокорреляційної функції G2(T) _ (4) Час кореляції 17 п Z._ (10) Коли Дф = ті/2тоді 2п •2 hn, X Z = 4Ап (1 + 2m), та де показники заломлення визначені вдовж головної ВІСІ Z, яка нормальна до Товщина кристалу площини кристалу визначається значенням т=0,1,2.. У заявленому способі замість кристалів КДР, ВВО, які мають фазовий синхронізм ГДГ для довжин хвилі не менш 205нм, використовується кристал SBO, прозорий в області 130 - 3200нм, який не має фазового синхронізму [Патент Ru 2103425 СІ] Порівняльні характеристики кристалів наведені у Таблиці 1 (9) досягається при товщині пластини (3) яка пов'язана зі спектром кореляційної функції g{