Автокоррелятор

Интерферометрический автокоррелятор реального времени — это электронный инструмент, используемый для исследования автокорреляции , среди прочего, интенсивности оптического луча и спектральных компонентов посредством исследования переменных разностей хода луча. См. Оптическая автокорреляция .

Описание

В интерферометрическом автокорреляторе входной луч разделяется на луч с фиксированным путем и луч с переменным путем с помощью стандартного светоделителя. Луч с фиксированным путем проходит известное и постоянное расстояние, тогда как длина пути луча с переменным путем изменяется с помощью вращающихся зеркал или других механизмов изменения пути. В конце двух путей лучи идеально параллельны, но слегка разделены, и с помощью правильно расположенной линзы два луча пересекаются внутри кристалла , генерирующего вторую гармонику (SHG) . Затем автокорреляционный член выходного сигнала передается в фотоумножительную трубку (ФЭУ) и измеряется.

Подробности

Рассматривая входной луч как одиночный импульс с огибающей , постоянное фиксированное расстояние пути как , а переменное расстояние пути как функцию времени , вход в SHG можно рассматривать как $E(т)$ $D_{F}$ $D_{V}(т)$

E\left(t-D_{F}/c\right)+E\left(t-D_{V}(t)/c\right)

Это происходит из-за того, что это скорость света и время, необходимое лучу для прохождения заданного пути. В общем, SHG производит выход, пропорциональный квадрату входа, который в этом случае равен $с$ $D/c$

E^{2}\left(t-D_{F}/c\right)+E^{2}\left(t-D_{V}(t)/c\right)+2E\left(t-D_{F}/c\right)E\left(t-D_{V}(t)/c\right)

Первые два термина основаны только на фиксированном и переменном путях соответственно, но третий термин основан на разнице между ними, как это очевидно из

E^{2}(t')+E^{2}\left(t'-A(t)\right)+2E(t')E\left(t'-A(t)\right)\,{\mbox{ где }}\,A(t)=\left(D_{V}(t)-D_{F}\right)/c\,{\mbox{ и }}\,t'=t-D_{F}/c

Предполагается, что используемый ФЭУ намного медленнее, чем огибающая функция , поэтому он эффективно интегрирует входящий сигнал. $E(т)$

S(t)=\int \left(E^{2}(t')+E^{2}\left(t'-A(t)\right)+2E(t')E\left(t'-A(t)\right)\,\right)dt'

Поскольку как фиксированный путь, так и переменный путь не зависят друг от друга, они будут составлять фоновый "шум" при проверке автокорреляционного члена и в идеале должны быть удалены в первую очередь. Это может быть достигнуто путем проверки векторов импульса

k_{F}+k_{V}=k_{SHG}

Если предполагается, что фиксированный и переменный векторы импульса имеют приблизительно одинаковую величину, вектор импульса второй гармоники будет геометрически попадать между ними. Предполагая, что в установке компонента достаточно места, ФЭУ может быть оснащен щелью, чтобы уменьшить влияние расходящихся фиксированных и переменных пучков на измерение автокорреляции, не теряя при этом большую часть автокорреляционного члена. тогда можно предположить, что он почти равен $S(т)$

S(t)=\int E(t')E\left(t'-A(t)\right)\,dt'

что дает автокорреляцию как функцию разницы в длинах путей. $A(t)$

Технические характеристики

Коэффициент калибровки — коэффициент для преобразования реального времени во время задержки импульса при просмотре выходных данных автокоррелятора. Одним из примеров этого может быть 30 пс/мс в сканирующем автокорреляторе Coherent Model FR-103, что предполагает, что ширина автокорреляции импульса 30 пс даст след FWHM 1 мс при просмотре на осциллографе.
Временное разрешение — связано с постоянной времени ФЭУ; оценку можно сделать, умножив постоянную времени на калибровочный коэффициент.

Смотрите также

Ссылки

Руководство оператора лазера Coherent Mira Model 900
Принципы коммуникаций: системная модуляция и шум 5-е изд. , Роджер Э. Цимер и Уильям Х. Трантер
Элементы оптоэлектроники и волоконной оптики , Чин-Лин Чен