Autocorrelador

Un autocorrelador interferométrico en tiempo real es una herramienta electrónica que se utiliza para examinar la autocorrelación de, entre otras cosas, la intensidad del haz óptico y los componentes espectrales mediante el examen de las diferencias variables en las trayectorias del haz. Véase Autocorrelación óptica .

Descripción

En un autocorrelador interferométrico , el haz de entrada se divide en un haz de trayectoria fija y un haz de trayectoria variable utilizando un divisor de haz estándar. El haz de trayectoria fija recorre una distancia conocida y constante, mientras que el haz de trayectoria variable cambia su longitud de trayectoria mediante espejos giratorios u otros mecanismos de cambio de trayectoria. Al final de los dos caminos, los haces son idealmente paralelos, pero ligeramente separados, y utilizando una lente correctamente colocada, los dos haces se cruzan dentro de un cristal generador de segundo armónico (SHG) . Luego, el término de autocorrelación de la salida se pasa a un tubo fotomultiplicador (PMT) y se mide.

Detalles

Considerando el haz de entrada como un solo pulso con envolvente , la distancia de trayectoria fija constante como y la distancia de trayectoria variable como función del tiempo , la entrada al SHG se puede ver como $E(t)$ ${\ Displaystyle D_ {F}}$ $D_{V}(t)$

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

Esto surge de ser la velocidad de la luz y el tiempo que tarda el haz en recorrer el camino dado. En general, SHG produce una producción proporcional al cuadrado de la entrada, que en este caso es $c$ $D/c$

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)

Los dos primeros términos se basan únicamente en las trayectorias fija y variable respectivamente, pero el tercer término se basa en la diferencia entre ellas, como es evidente en

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

Se supone que el PMT utilizado es mucho más lento que la función de envolvente , por lo que integra eficazmente la señal entrante. $E(t)$

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

Dado que tanto el término de ruta fija como el de ruta variable no dependen uno del otro, constituirían un "ruido" de fondo al examinar el término de autocorrelación e idealmente se eliminarían primero. Esto se puede lograr examinando los vectores de impulso.

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

Si se supone que los vectores de momento fijo y variable tienen aproximadamente la misma magnitud, el segundo vector de momento armónico caerá geométricamente entre ellos. Suponiendo que se proporciona suficiente espacio en la configuración del componente, el PMT podría equiparse con una rendija para disminuir el efecto que tienen los haces fijos y variables divergentes en la medición de la autocorrelación, sin perder gran parte del término de autocorrelación. entonces se puede suponer que es casi igual a $S(t)$

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

lo que da la autocorrelación en función de la diferencia en las longitudes de los caminos. $A(t)$

Especificaciones técnicas

Factor de calibración : el factor para convertir el tiempo real en tiempo de retardo de pulso al visualizar la salida del autocorrelador. Un ejemplo de esto sería 30 ps/ms en el autocorrelador de escaneo Coherent Modelo FR-103, lo que sugiere que un ancho de autocorrelación de pulso de 30 ps produciría una traza FWHM de 1 ms cuando se observa en un osciloscopio.
Resolución de tiempo : relacionada con la constante de tiempo del PMT, se puede hacer una estimación multiplicando la constante de tiempo por el factor de calibración.

Ver también

Referencias

Manual del operador del láser Coherent Mira modelo 900
Principios de las comunicaciones: modulación de sistemas y ruido 5ed , Rodger E. Ziemer y William H. Tranter
Elementos de Optoelectrónica y Fibra Óptica , Chin-Lin Chen