上一篇文章写了自相关仪的主要概况，本次针对各位科研大牛的意见，写上这一篇光路分析，初次文稿，希望各位大牛可以斧正与交流。

因为本人之前用过的都是Femtochrome的产品。所以该文只针对该产品进行分析。

光路概况（此光路为了简化说明，某些细节可能略有夸大以及对调）

自相关仪光路总览

1. 分光镜片

分光镜片的作用就是分光，所谓自相关，就是自己跟自己相关（废话），那么怎么变成两个自己呢？那就是分光镜，半反半透的镜子，让光一半穿过去，另一半反射。这对于一般的光学选择的话没那么讲究，但是对于超快激光，这个半反半透的镜子就有讲究了，为了降低对超快激光的色散，必须要尽可能薄，越薄测得准确性就越高。这里采用了一个小于1um厚度的分光镜，能够把色散的影响降到最低。

分光镜片把入射光分成两部分，固定臂光与动臂光。

2、动臂光路

动臂光路其实就是光学延迟的光路，这边的核心就是光学延迟线。其他厂家的实施方案主要通过伺服电机做成往复式的延迟线。Femtochrome的自相关仪在上世纪80年底就开始做，他采用的不是伺服电机，而是两个旋转平行镜子与平面镜组成的延迟线。这也是他的一大特色，结构简单，电路也简单。这个延迟线原理见下图。

动画如下：

所以这个延迟线是先大后小再变大的过程，而在这个过程中，肯定有一个延时跟固定臂的延时相同，于是就行成下面的脉冲关系：

在右侧的平面镜A，有二维调节旋钮，可以调节动臂光的上下左右，在调节光路时是需要用到的。

动臂的光一个往返再经过分束镜1，再传往4。

3、定臂光路

再来看看定臂光3，定臂比较简单，就一个固定的反射折回的光线，由反射镜B与屋脊棱镜C组成，屋脊棱镜C是可以左右调节的，可用于校准自相关的比例函数。有一个判断信号是否自相关的依据，就是调节屋脊棱镜C的左右移动，在示波器上你会发现自相关信号也会左右移动，至于移动多少，这个也跟自相关型号有关，Manual上有。

4、SHG与探测光路

这边的光路有些重合，其实他是立体的，探测器F跟倍频晶体E都是矮一些的，聚焦镜D是向下反射的，即跟下面一样：

两束光经过聚焦镜D，是会汇聚的，然后焦点要调到倍频晶体E上。

倍频晶体属于一种非线性晶体，有KDP,BBO，不同波长要求对应不同的晶体。它能把低频光转变为倍频光，即长波长转为短波长。经常使用的是1550nm的红外光，倍频后就变成775nm，775nm其实属于近红外了，虽然理论上人眼可观波长是380~780nm，但实际上700nm以后，人眼就很难看到了，而且775处于理论的边缘，光功率还特别小，所以是很难用肉眼看得到的。我所能看到过的光，有红光、绿光、紫光，分别对应就是1300nm的OPO，1060nm的大功率脉冲激光器，780nm的OPO。另外，由于脉冲光线穿过倍频晶体，并不是100%转为倍频光，其实这实际上是原来频率的光混合倍频光形成的。这样给探测也会带来影响，即影响了背景，为了降低背景，自相关仪设计了动臂光跟固定臂光在倍频晶体上交汇于一点，这样，上面的光路概况，你会发现在红色跟蓝色线条中间，还有绿色线条产生，自相关仪需要探测的，就是这一束光。探测器上，针对红外会配一个上转换显示卡，卡中心与光电倍增管的入口重合，我们只需要把两束光尽量调到中心的两边。

把它画出下面的示意图：

这种有些歪了，需要调整动臂镜子A。调的同时，需要看示波器或者显示器。

调啊，调啊~，当你看到下面这个情况，小荷才露尖尖角，你的成功就到了。这时候，那两个点的分布如下：

这是比较理想的情况，你看示波器，可能会出现下面的信号峰。

注意中间的尖峰，先判断一下，这个尖峰是否真的自相关信号，判断依据你们都懂滴。

这个时候，要蛋定，慢慢调，调BBO倾斜角，或者扭动你的光纤，因为光纤的偏振态对这个信号的强弱也有影响。

直到它长大，长到最大。变成下面这样

你就得到一个很完整的自相关信号了。

整体的光路就如上面的描述，你会发现，自相关仪就是一个迈克尔逊干涉仪。国内动手能力强的大牛也已经制作出自己的自相关仪了。其实对于OPO，OPA等大功率的超快激光，做一个灵敏度没那么高的很简单，不过对于光纤激光器平均功率mW量级，还是老老实实用专用的仪器吧，省心，而且科研狗发论文重复性也很好，毕竟做了几十年的仪器，保有量大！

自相关仪保养

接触了这么多Femtochrome的自相关仪，觉得这个东西很精贵，但同时也觉得它很耐操，有些单位直接用了20年，质量还是杠杠滴。我也曾经拆过一台，拆得稀巴烂，然后重新组合回来，一样能用，看成自相关仪中的AK47！

其实光路这个东西，不去作死基本上不会有很大的问题。就怕直接用大功率脉冲激光去轰，那就不是镜子所能承受的了。

自相关仪保养第一条：要注意最大可承受的光功率。

光电倍增管很娇气，太大的功率很容易会打坏。所以一但发现示波器信号饱和，说明光电倍增管在高潮中。要立刻降低增益，或者调低光功率。

自相关仪保养第二条：莫要用酒精、丙酮、水等液体去擦镜片。

我知道你要很想给你们的爱机洗澡，但是很遗憾，光学镀膜的东西，碰上刺激性液体有可能会溶解，导致反射率下降。

自相关仪保养第三条：对待每一层膜，都要小心翼翼。

虽说破膜的感觉很爽，但是当你一次破膜，代价上千或者好几千，而且还有面对老板的严刑……开车太快会翻车。你们想什么？咱们说的都是光学薄膜，分光镜的薄膜很薄，小于1um，这个是严禁触摸的，虽说摸起来很滑，很软，但是也很容易破啊~啊~啊真破了

好了，记得下回小心，缝缝补补不行滴，还是直接换吧~

自相关仪保养第四条：防火防盗防静电

自相关仪内部有高压电路，实验室如果电压不稳或者光学平台漏电就要注意了，需要找电工解决。要不然，维修起来可是很麻烦的，唉，说多了都是泪

自相关仪保养第五条：防潮

南方的童鞋们注意了，三四月是潮湿季节，内裤不干，但是你得保护好你们的自相关仪，不然老板不让毕业。自相关仪里面的倍频晶体是个娇气鬼，它实际上就是一种盐，对，跟你吃的是同样一类的，受潮后会潮解，会导致透光率下降，以及倍频效率低等症状，这个换起来很麻烦，很贵。好自为之~

以上，就是所了解的一些自相关仪的知识。希望能够分享给有需要的同学。

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