CHƢƠNG 2 : CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐO XUNG LASER NGẮN
3.3. Xây dựng hệ đo độ rộng xung laser cực ngắn bằng phƣơng pháp tự tƣơng
3.3.1. Xây dựng sơ đồ nguyên lý của hệ đo
Hệ đo được thiết kế theo cách bố trí thực nghiệm phổ biến nhất hiện nay - cấu hình giao thoa kế Michelson. Sơ đồ nguyên lý của hệ đo như hình vẽ (3.3).
Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý của hệ đo
(a): Sơ đồ đo độ rộng xung dựa trên hệ tự tương quan cường độ (b): Sơ đồ hệ đo độ rộng xung dựa trên hệ tự tương quan giao
Tùy theo cấu hình hệ đo mà chúng ta có thể đo theo nguyên lý tự tương quan
(2)
(3) Xung laser vào
(1) (4) (5) (6) (7) (a)
Xung laser vào
(b) (8) (6) (5) (4) (1) (7)
(hình 3.3a), xung laser vào từ laser khóa mode tới gương chia chùm (1) được chia thành hai chùm với tỷ lệ 50%. Chùm thứ nhất tới gương phản xạ (2), được đặt cố định, phản xạ ngược trở lại tới thấu kính (4). Chùm thứ hai được truyền tới lăng kính (3), lăng kính được đặt trên một bộ dịch chuyển tịnh tiến, được phản xạ rồi truyền ngược trở lại tới bộ chia chùm trước khi tới thấu kính (4). Hai chùm sau khi đi qua thấu kính được hội tụ trên tinh thể phi tuyến. Tín hiệu thu được sau khi qua tinh thể phi tuyến được thu trên photodiode (6) và được đưa tới máy tính (7) để xử lý.
Trong cấu hình tự tương quan giao thoa, khác với cấu hình tự tương quan cường độ, các chùm laser được điều chỉnh cho gặp nhau (giao thoa) trước khi tới tinh thể phi tuyến. Tín hiệu thu được sau khi qua tinh thể phi tuyến được cho qua một phim lọc (6) trước khi tới photodiode (7). Phim lọc có tác dụng chỉ cho những xung có tần số bằng 2 lần của xung đầu vào đi qua.
3.3.2. Xây dựng cấu hình hệ đo
Sơ đồ cấu hình của hệ đo mà chúng tơi xây dựng như hình (3.4).
(1): Gương chia chùm, phản xạ 50% với bức xạ bước sóng 1064 nm dùng để tách chùm tia tới thành hai chùm giống hệt nhau truyền theo hai kênh khác nhau.
(2): Gương phản xạ 100% với bức xạ có bước sóng 1064 nm, đặt trên bộ dịch chuyển phản xạ chùm tia trên kênh làm trễ. Bộ dịch chuyển sử dụng motor Monoch M25 của Pháp. Tốc độ dịch chuyển của motor có thể thay đổi trong khoảng 0,1 mm/phút tới 10 mm/phút thông qua điều khiển hộp số, với khoảng cách 1 mm/vòng, khoảng cách dịch chuyển tối đa là 10cm.
(3): Gương phản xạ 100% (45 độ) với bức xạ có bước sóng 1064 nm để điều chỉnh hướng truyền của chùm tia.
(4): Gương phản xạ 100% bức xạ có bước sóng 1064 nm để phản xạ chùm tia trên kênh cố định.
(6):Tinh thể phi tuyến KTP để phát họa ba bậc hai (kích thước: 3x3x5 mm) do hãng CASIX – Trung Quốc cung cấp, cơng thức hóa học: KTiOPO4 (Potassium Titanyl Phosphate), khoảng phổ truyền qua: 0,35 – 4,5 m.
(7): Phim lọc hồng ngoại dùng để loại bỏ chùm tia 1064 nm.
Hình 3.4. Sơ đồ cấu hình hệ tự tương quan sử dụng bộ dịch chuyển tịnh tiến
(8): Gương phản xạ 100% (45 độ) bức xạ có bước sóng 532 nm dùng để phản xạ chùm tia sau khi đi qua tinh thể phi tuyến.
(9): Thấu kính hội tụ dùng để hội tụ chùm laser vào photodiode. (10): Photodiode dùng để thu tín hiệu phát ra từ tinh thể phi tuyến.
(11): Máy vi tính để điều khiển motor, xử lý, phân tích dữ liệu thu được và hiển thị vết tự tương quan.
Hình (3.5) là ảnh chụp hệ đo xung quang học cực ngắn bằng phương pháp tự tương quan. (4) (1) (2) (5) (6) (8) (9) (10) (11) (7) (3) (4)
Hình 3.5: Ảnh chụp hệ đo xung quang học cực ngắn dựa trên bộ dịch chuyển tịnh
tiến.