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脈沖寬度是脈沖激光器的重要性能指標，利用掃描自相關(guān)儀可以測量ps和fs的脈沖寬度。隨著激光器的問世脈沖激光器由于峰值功率高而獲得廣泛的應(yīng)用，目前在化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、非線性光學(xué)、光域分析、激光加工、激光測距等科技領(lǐng)域都采用脈沖激光器作為光源。脈沖激光器的脈沖寬度已從毫秒和納秒提高到皮秒和飛秒。
關(guān)于脈沖激光器脈沖寬度的定義，對于單縱模輸出，其脈沖寬度定義為脈沖高度50%的全脈沖寬度（FWHM）；對于多模輸出，其脈沖寬度為至佳擬合包絡(luò)脈沖的FWHM。對于一般脈沖激光器，通?？梢岳靡慌_帶寬大于350MHz的示波器，和快速光電二極管（升降時間小于1ns）進行測量。對于ps和fs脈沖激光器，則只能使用條紋相機，或掃描自相關(guān)儀進行測量。掃描自相關(guān)儀是近十多年來發(fā)展的專門用于測量脈沖寬度的新型儀器，具有高分辨率、高靈敏度和使用方便等優(yōu)點。目前已出現(xiàn)多種型號的自相關(guān)儀可用于探測超短光學(xué)脈沖的瞬時寬度，提供至佳的靈敏度和分辨率，適于測量鎖模染料或藍寶石激光器的fs脈沖和脈沖半導(dǎo)體激光器或Nd-YAG/YLF激光器的ps脈沖。
利用自相關(guān)儀測量激光的脈沖寬度，整套系統(tǒng)應(yīng)包括光學(xué)系統(tǒng)和用于控制與顯示的計算機系統(tǒng)。自相關(guān)儀的光學(xué)系統(tǒng)類似于邁克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)，可以有兩種形式共線的和非共線的。
自相關(guān)儀主要被用來測量鎖模激光器的超短脈沖寬度。利用光電探測的方法一般不能測量鎖模激光器的脈沖寬度，光電探測器和示波器的至快響應(yīng)時間約200fs，然而激光脈沖可以做到幾個飛秒。自相關(guān)儀一般利用到的光學(xué)非線性效應(yīng)有：二次諧波產(chǎn)生（SHG）、雙光子吸收（TPA）、以及更高階的非線性效應(yīng)。自相關(guān)儀，將激光的時間量變成空間量，即將時間的測量變成對長度的測量。將脈沖激光用50/50的分光片分成兩束，利用鏡片組在一束光里引入延遲，然后將兩束光合并，讓一束激光對另外一束光進行掃描，使得合并后的激光通過非線性晶體產(chǎn)生非線性效應(yīng)，或者直接采用雙光子吸收測量，再由示波器進行接收，這樣就可以得到激光脈沖的脈寬信息。
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