基于智能搜寻者优化的频率分辨光学开关重构算法

频率分辨光学开关(frequency-resolved optical gating, FROG)法是目前测量超短激光脉冲的主要方法之一.针对其常用的主成分广义投影重构(principal component generalized projections, PCGP)算法在处理大矩阵FROG谱图时速度会减慢及存在噪音时准确度下降的缺点,本文提出一种基于搜寻者优化算法的FROG算法.该算法在直接测量脉冲光谱分布的基础上,通过搜索脉冲频域相位的几个色散系数,从而恢复脉冲的结构.由于新算法主要在频域上进行运算,流程比PCGP算法简便很多,收敛速度和准确性都有明显改善.通过数值模拟方法重构了多个不同结构的超短脉冲,分析讨论了无噪音和在不同噪音水平下该算法的准确度.计算结果充分展示了该算法重构脉冲的速度快、准确度高的特点,在无噪音条件下其准确度比PCGP提升了3个数量级以上.

快速扫描频率分辨光学开关装置测量超短激光脉冲

频率分辨光学开关法是目前测量超短激光脉冲的主流方法之一.本文比较了三大类二次谐波频率分辨光学开关系统的特点和适用范围,提出将标准二次谐波频率分辨光学开关法改装成一种快速扫描频率分辨光学开关法(frequency-resolved optical gating, FROG)装置.利用信号发生器输出的正弦信号同步地驱动音圈电机和扫描振镜,其中音圈电机带动直角反射镜往复运动可实现快速的延时扫描,与此同时扫描振镜快速转动进而按照延时顺序将自相关信号光谱反射至面阵相机感光面上的不同位置.该正弦信号还用于触发面阵相机持续曝光,即可拍摄到一幅完整的FROG迹线图,曝光时间可小于1 s.该方案在需要记录较大矩阵FROG迹线图的情形颇具优势,例如可实现色散大的啁啾脉冲和结构复杂的超短脉冲的实时测量.通过测量从自锁模钛宝石激光器输出的飞秒脉冲以及被200 mm厚的BK7玻璃块展宽后的啁啾脉冲的结构,证实了该装置的实用性.