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更新時間：2025-05-13
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高功率激光裝置中，脈沖波形的準確測量對于評估裝置輸出性能和物理實驗數據分析具有重要意義。傳統的透鏡耦合單模光纖測量方式抗干擾能力強，但近場耦合效率低，測量結果難以反映光束近場的整體時間波形;可采用光束聚焦后直接進入大口徑真空光電管的方法測量，結果準確，但抗干擾能力和經濟性較差。
調頻脈沖波形測量系統應具備三個特性方能滿足波形準確、經濟測量的需要：一、近場取樣比例應盡可能高以消除奇異點對測量結果的影響;二、具備較強的抗電磁干擾能力;三、可進行多光路測量設備復用。
中國工程物理研究院激光聚變研究中心激光參數測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頻脈沖測量方法。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，兩者相結合實現了光束近場能量到光纖集束的高效穩定耦合，完成了脈沖的高對比度保真測量，為大型激光裝置調頻脈沖波形準確測量提供了技術路徑。
圖1 波形測試系統原理結構圖
對調頻脈沖的實際測試效果如圖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量得到的時間波形均與近場全口徑聚焦取樣測量得到的波形一致。這表明本技術方案可實現光束近場整體時間特性的保真測量;光纖集束輸出幅值可達6.3 V，如使用功分器將此信號分為兩路后單路幅值為3.15 V，示波器能夠明顯分辨識別的信號最小幅度為約5 mV，波形保真測量的對比度為630:1.
圖2 調頻脈沖波形測量的實驗結果。(a)輸入波形無幅度調制;(b)輸入波形有幅度調制
該研究結果為高功率激光裝置波形測量系統的建設提供了技術支撐，并能夠有效降低波形測量系統的建設成本。
該方法采用陣列透鏡進行取樣，漸變折射率多模光纖集束進行傳輸，其系統原理如圖1所示。光路A束組中任一光路的光束經一個3×3排布的微透鏡陣列耦合到光纖集束中并長程傳輸到真空光電管，真空光電管完成被測光束光電轉換后將輸出電信號接入功率分配器和示波器，示波器記錄光電管的輸出信號從而完成該路激光脈沖波形的測量，多路光束間通過控制光纖集束的長度實現時分復用測量。
參考文獻： 中國光學期刊網
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