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基于调制激光相位检测的皮秒级精度时延测量 [Early Posting]

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摘要

惯性约束聚变(ICF)装置通常由多束激光组成,打靶物理效果与激光脉冲同步精度控制高度相关,因此精确测量不同束激光脉冲的时间延时非常有意义。为此本文提出针对高功率激光装置的高精度光路时延测量新方案,可实现1皮秒级的时延测量精度。本文采用光强度调制鉴相方案,使用直接数字频率合成器(DDS)和激光驱动器产生频率稳定的调制激光,注入待测光路,在待测光路后进行光电转换、放大,另外引入参考本振信号作为混频器相位参考信号,利用混频器测量待测光路信号与参考本振信号的相位差,从而获得光路延时信息。主要特点如下,首先,提出了在本振信号链路三段移相的差分式检测方法,优化鉴相点,提高测量精度。第二,在单段采用短时两相位点测量模式,可有效地降低光源功率波动、光路中光强波动、光电探测及放大电路增益波动、温度变化导致相位差漂移等带来的测量误差。第三,在每个相位点多次测量采样,根据测量的平均值计算相位差,推导时间差。本文详细分析了测量电压和被测时延之间的函数关系,分析了影响测量精度的因素,构建验证系统,完成了实验验证。实验结果表明:方案可以在4纳秒内的时延的测量精度达1皮秒,可大幅提升现有高功率激光装置的同步测量精度。

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补充资料

DOI:10.3788/cjl202047.1004002

作者单位:

    中国科学院上海光学精密机械研究说
    中国科学院上海光学精密机械研究所
    本所 联合室
    中国科学院上海光学精密机械研究所
    中国科学院上海光学精密机械研究所
    中科院上海光机所高功率激光联合实验室
    本所 联合室

引用该论文

赵国辉,李国扬,唐顺兴,姜有恩,汪小超,范薇,李学春. 基于调制激光相位检测的皮秒级精度时延测量[J].中国激光,2020,47(10):1004002.