用SPIDER法重构飞秒脉冲位相中参数的选择

为了更精确地测量飞秒脉冲特性以满足其不断拓宽的应用,基于光谱相位相干直接电场重构法(SP IDER)测量飞秒激光脉冲的基本原理和重构相位的反演算法,数值模拟了SP IDER重构飞秒脉冲相位的过程,分析了时间延迟τ、光谱剪切量Ω及滤波窗口宽度的选取原则。以宽度约为20 fs的高斯型线性啁啾脉冲为例,通过选取不同的时间延迟τ和光谱剪切量Ω重构脉冲的相位,发现重构位相曲线与原输入脉冲位相曲线最接近时,时间延迟τ约为1 210 fs,相对光谱剪切量Ω/Δω约为9%,滤波窗口宽度约为τ/3。

光谱位相相干电场法的参数分析及测量

从光谱位相相干电场重构法(SPIDER)的原理出发,实现了算法、讨论时间延迟、光谱剪切量、滤波窗口宽度、色散量等几个方面的优化选取。当展宽器色散和脉冲宽度一定时,脉冲对的时间延迟存在一个最佳取值范围。相对光谱剪切量在5%～15%间,滤波窗口宽度为/3,重构出的位相误差最小。对干涉图取平均来减小噪声的影响。用SPIDER算法还原了脉冲的电场和位相信息,由SPIDER测量的脉冲宽度为17.7fs。同时为了比较,用自相关法测量了同一脉冲,由自相关曲线可估算出脉冲宽度为16.8fs,与SPIDER的误差比为5.1%,说明了实验的有效性。

无干涉条纹的光谱位相相干直接电场重构法

提出一种新的诊断飞秒脉冲振幅与位相的高精度测量方法.该方法发展了传统的SPIDER方法,保留了原方法对脉冲信息可以实时、有效和全面地测取的优点,并能克服其不能测量脉宽较大或位相信息复杂的脉冲的缺点.在新方法中和频后的脉冲对没有相对延时,形成无干涉条纹的剪切干涉图.在调节一个小量延时于某些特定值,可去掉剪切干涉图的歧义性.给出数值模拟结果,证明此方法无需经过傅里叶变换滤波,可直接由干涉图唯一地提取出脉冲的振幅与位相信息.

用改进的光谱相位相干直接电场重构法装置测量飞秒激光脉冲的相位

在对光谱相位相干直接电场重构法(SPIDER)硬件和软件进行深入研究的基础上,建立了光谱相位相干直接电场重构法测量系统。测量装置中,利用厚度为50μm的非线性晶体(BBO)来保证测量装置的带宽,并对分束镜进行改进,使之引入色散减小。自行开发了一套基于Labveiw软件的光谱相位相干直接电场重构法测量系统,并能够用于实时测量。其中在还原算法中以脉冲对倍频干涉条纹中的ωτ作为线性快变项,并只对具有干涉条纹部分的频率范围进行还原相位,大大提高了光谱相位相干直接电场重构法测量的精度。用此系统测量了钛宝石激光振荡器的输出脉冲特性,并与干涉自相关比较,证实了测量的准确性。

光谱相位相干直接电场重构法测量飞秒脉冲的适用性问题

分析了现有光谱相位相干直接电场重构法(SPIDER)系统的一个缺点,即需预先估计待测脉冲的特性,来设定合适的系统参数。因而其适用范围受到一定限制,特别是在测量啁啾脉冲时容易出现偏差。实验用SPIDEFR系统分别测量了钛宝石飞秒激光器输出的脉冲及其经BK7玻璃块展宽得到的啁啾脉冲,测得啁啾脉冲的宽度为295fs,作剪切量修正后测得脉宽为322fs,后者更接近理论预期的313fs。这表明SPIDER系统测量啁啾脉冲时,如果色散器提供的色散量不够大,会出现一定程度的偏差。通过补充记录两个和频脉冲的光谱,修正实际的剪切量,可有效减小误差,但问题仍未完全解决。

两种光谱相位相干电场重构法对复杂脉冲测量的准确度比较

借助数值模拟的方法,比较了传统的光谱相位相干直接电场重构(SPIDER)法和延时受控无条纹光谱相位相干电场重构(DCFF-SPIDER)法对复杂脉冲测量准确度的差异,并分析其内在的原因.理论计算表明,传统SPIDER方法在测量光谱和相位结构存在突变的复杂脉冲时,通常会出现一定程度的偏差,而DCFF-SPIDER方法能够保持很高的准确度.

用光谱位相相干电场重构法还原飞秒脉冲相位

基于光谱相位相干直接电场重建法(SPIDER)测量飞秒激光脉冲的基本原理和重构相位的反演算法,数值模拟了SPIDER技术重构飞秒脉冲相位的过程,分析了非线性晶体、时间延迟τ、光谱剪切量Ω的选取原则。以高斯型线性啁啾脉冲为例,还原出了脉冲的位相,得到不同的待测脉冲重构出的最佳位相曲线具有不同的最佳延迟时间和光谱剪切量。

用SPIDER法还原飞秒脉冲振幅和相位误差

基于光谱位相相干直接电场重构法(SPIDER)测量飞秒激光脉冲的基本原理和重构飞秒脉冲的算法,数值模拟了SPIDER技术重构飞秒脉冲的过程,分析了时间延迟τ、光谱剪切量Ω的选取原则.以宽度约为50 fs的高斯型线性啁啾脉冲为例,取不同的时间延迟τ、光谱剪切量Ω重构了飞秒脉冲,得到:重构出的飞秒脉冲强度和位相最接近时,时间延迟τ约为2 260 fs,相对光谱剪切量Ω/Δω约为10%.

能同时实现光谱位相相干电场重构法和频率分辨光学门法的系统

从光谱位相相干电场重构法(SPIDER)和频率分辨光学门法(FROG)的原理和算法出发,建立了一个光路系统,在同一系统上可实现FROG方法脉宽的精确测量和SPIDER方法相位的快速检测,保留了两种方法的优点。对KLM钛宝石激光器输出的脉冲的光谱位相进行了实际测量和分析,说明了装置和算法的有效性,且脉冲检测精度优于0.1 fs。

谱域光学相干层析成像的图像重构

谱域光学相干层析成像是通过对样品后向散射的光谱干涉数据进行相关处理后获得重构图像的技术,因此图像重构是其重要的环节.具体介绍了信号重采样、消除寄生项、灰度图绘制等相关原理与方法,还介绍了对非理想光源的修正补偿方法,并通过实验验证了该方法的可行性.

光谱位相干涉仪参数的优化选取

模拟研究了光谱位相相干直接电场重构法的三个主要参数 :时间延迟τ、频率剪切量Ω和展宽器色散¨之间的相互关系 .研究结果表明 :不同的待测脉冲 ,具有不同的最佳时间延迟τ;而τ的改变所引起的Ω的改变又限制了τ的选取范围 ;在此情况下只有适当调整 ¨才能在τ的较宽的范围内保证测量精度 .

改进型零附加相位光谱相位相干电场重构系统对啁啾脉冲的测量

现有的基于光谱相位相干电场重构法(SPIDER)的脉冲测量系统,在测量啁啾脉冲时容易出现误差.本文提出一个改进型零附加相位光谱相位相干电场重构系统(MZAP-SPIDER),来解决上述问题.在实验上,利用改进后的SPIDER系统测量了钛宝石飞秒激光器输出的脉冲及其经80mm长的BK7玻璃块展宽得到的啁啾脉冲.结果表明,该系统能胜任啁啾脉冲的相位测量.

飞秒脉冲振幅和相位的无干涉条纹重构法测量

对作者所提出的无干涉条纹直接电场重构测量飞秒脉冲的振幅和相位的新方法作出进一步理论分析,并通过实验测量说明该方法的优越性.该方法克服了传统的SPIDER方法的弊病,能得到一组无干涉条纹的图像,排除传统方法必须使用傅里叶变换滤波消除干涉条纹而引进的系统误差,使得该方法能够采用较简便设备且能较准确测量飞秒脉冲强度轮廓和相位.最后给出同一条件下新方法和传统SPIDER方法分别重构的脉冲强度自相关曲线与实验测量结果的比较,以说明新方法的有效性和优越性.

飞秒激光光谱位相干涉仪的数值模拟与分析

对用光谱位相相干直接电场重建法 (SPIDER)测量飞秒光脉冲啁啾特性的光谱位相干涉仪进行了数值模拟 ;对假设具有不同类型啁啾的飞秒脉冲进行光谱位相重构 ,还原出时域脉冲强度包络和位相 。

自参考光谱相干法的小波变换相位重建

将小波变换法引入光谱相位相干电场重建法的相位重建,从光谱干涉条纹的小波变换中直接读取条纹相位,消除了传统傅里叶方法滤波过程中产生的相位噪声.这种方法将有利于超宽带、单周期超短脉冲的产生,更适用于超短脉冲的评价.

用改进型空间编码SPIDER系统测量复杂脉冲的准确性分析

与现有多种SPIDER装置相比,提出的改进型空间编码SPIDER系统在测量结构复杂的超短脉冲方面具有优势。借助数值模拟,以两个不同结构的复杂脉冲为对象,分析准单色辅助脉冲的带宽和频谱位置等因素对该系统测量复杂脉冲的准确度的影响。模拟结果表明,两个复杂脉冲相位重构的误差都将随辅助脉冲准单色带宽的增大而增大,但误差的增幅则有较大差别:含有多种高阶色散但光谱分布和光谱相位曲线都较为平滑的复杂脉冲的误差增幅相对较小;而光谱和相位曲线中存在陡变结构的复杂脉冲则会有较大误差增幅。尤其是当其中一个辅助脉冲的频率刚好选在待测脉冲相位陡变的位置附近时,就容易出现明显的误差。采用多个剪切量测量同一复杂脉冲有助于发现并剔除这样的误差从而提高准确性。

用SPIDER法测量15TW35fs强激光系统的脉冲输出特性

利用光谱位相干涉直接重构光脉冲的方法 (SPIDER) ,对最近建成的 15TW 35fs台式掺钛蓝宝石超短超强激光系统的输出脉冲特性进行了测量。测量内容包括输出脉冲的相对位相分布和脉冲强度随时间的变化情况。结果显示 ,输出脉冲具有好的相对位相分布 (各光谱之间相对位相差 <2π) ,输出脉冲半高宽为 33fs,表明此系统的脉冲输出已经达到了设计的要求。

飞秒脉冲测量技术的新进展

本文综述了超快激光领域中测量技术的最新发展 ,特别详细地论述了目前国际上公认的测量脉冲位相的 2种标准方法 ;FROG和 SPIDER的基本原理、实验构成和性能比较。

变形镜对千赫兹掺钛蓝宝石飞秒激光频谱相位补偿

尝试用光谱展宽的方法从频谱相位(而非时域相位)的角度利用变形反射镜来补偿1 kHz飞秒激光系统输出光路的频谱相位畸变,从而提高飞秒激光脉冲的时域强度衬比度,改善其光束质量。频谱相位补偿实验是在一台1 kHz掺钛蓝宝石飞秒激光系统输出光路中,针对超短脉冲光束通过传输介质后的频谱相位畸变,引入变形反射镜进行补偿。应用频谱相位干涉直接电场重构(SPIDER)方法和仪器作为测量手段,建立了一套相位测量补偿系统。实验结果表明用变形反射镜可使激光脉冲的相位畸变得到较好的补偿,脉冲的光束质量得到改善。这种方法的主要思想就是将相位补偿转换为空间的光程控制,控制简单且损耗很低,是自适应光学中具有应用前景的一种补偿方法。

不同波长飞秒脉冲的相位测量

飞秒脉冲技术的不断发展能够较方便地产生不同波段和结构特性的飞秒脉冲.对已有的改进型零附加相位光谱相位相干电场重构系统进行优化整合,使之胜任不同特性飞秒脉冲的测量.利用该系统测量了两台飞秒激光系统输出不同波长的脉冲及其通过厚度为80mm的BK7玻璃块而得到的啁啾脉冲.实验结果表明,该系统的适用范围较宽.