用频率分辨光学开关法测量飞秒激光脉冲

飞秒脉冲的测量在飞秒激光的应用中起着关键性作用。文中阐述了频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的原理和再现算法,构建了一台用于飞秒脉冲测量的二次谐波-频率分辨光学开关装置,利用该装置对谐振腔输出的飞秒脉冲进行了测量。利用二次谐波-频率分辨光学开关法测量得到了描迹图信号,对信号分布进行计算机迭代处理,得到了飞秒脉冲的时间宽度及光谱宽度、电场及其位相在时域和频域的详细信息。谐振腔直接输出脉冲的时间宽度为56 fs,光谱宽度为27 nm,时间带宽积为0.686,算法中的最小误差为0.001 792。实验结果表明二次谐波-频率分辨光学开关法是一种有效的飞秒脉冲测量方法。

超短光脉冲的频率分辨光学开关法测量研究

为了对二次谐波型和偏振开关型频率分辨光学开关法测量超短光脉冲的研究,利用矩阵的方法对实验系统中几种常见超短光脉冲的二次谐波-频率分辨光学开关和偏振开关-频率分辨光学开关光谱图进行了数值模拟,并采用基于矩阵的主元素广义投影算法从数值模拟的二次谐波-频率分辨光学开关光谱图中恢复了脉冲的振幅和相位,误差达到收敛的标准(G<10-4)。结果表明,频率分辨光学开关能够精确地测量超短光脉冲。

二次谐波频率分辨光学开关法测量双脉冲的振幅和相位

介绍了二次谐波型(SHG)频率分辨光学开关法(FROG)测量双脉冲的实验系统.对实验系统中双脉冲的SHG-FROG光谱图,利用矩阵的方法进行了数值模拟,并用基于矩阵的主元素广义投影算法(PCGPA)从数值模拟的SHG-FROG光谱图中恢复了双脉冲的振幅和相位,误差达到收敛的标准(G<1-0 4).

飞秒激光脉冲的谐波频率分辨光学开关法测量研究

建立了一台谐波频率分辨光学开关法 (FROG)飞秒脉冲测量装置 ,利用该装置进行了掺钛蓝宝石飞秒激光脉冲的测量研究 .在二次谐波自相关测得的时域和频域信号基础上 ,结合对信号光强度分布的计算机迭代处理 ,得到了有关飞秒激光电场、光谱及其相位的信息 ,所得脉宽与干涉测量的结果基本一致 .

频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲

阐述了频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的原理,详细分析了模式尺寸效应和非线性效应对飞秒脉冲测量的影响。构建了一台用于飞秒脉冲测量的二次谐波-频率分辨光学开关装置,利用该装置对谐振腔输出的飞秒脉冲及压缩后的脉冲进行了测量。得到了飞秒脉冲的时间宽度及光谱宽度、电场及其相位在时域和频域的详细信息。谐振腔直接输出脉冲的时间宽度为56fs,光谱宽度为27nm,时间带宽积为0.686,算法中的最小误差为0.001792。脉冲压缩后的测量结果为27fs,光谱宽度为92nm,时间带宽积为1.27,算法误差为0.0093289。

频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的研究

在详细分析频率分辨光学开关法(FROG)的基础上,对几种类型的FROG迹线进行了模拟,并运用Matlab软件编制程序还原出脉冲信息。用二次谐波型频率分辨光学开关法(SHG-FROG)测量了KLM钛宝石激光器的输出脉冲,并运用算法进行了处理,得到脉冲的振幅和相位信息,与干涉自相关法的测量结果一致。

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.

基于反射式达曼光栅的频率分辨光学开关装置

采用反射式达曼光栅对飞秒激光进行分束,可以避免材料色散的影响.搭建了利用反射式1×2达曼光栅为基础的频率分辨光学开关(FROG)装置,并把测量结果与传统多发频率分辨光学开关装置的测量结果进行了对比.理论和实验结果表明,当输入脉冲宽度大于50 fs时,用达曼光栅作为分光器和使用分光镜分光的效果是一样的;当输入脉冲的宽度小于50 fs时,用达曼光栅作为分光器引入的展宽量明显小于分光镜引入的展宽量,尤其是当输入脉冲的宽度小于20 fs时用达曼光栅作为分光器的效果更为突出.

基于克尔晶体的FROG光学任意波形测量技术

利用光克尔效应和交叉相位调制效应,采用基于矩阵的主元素广义投影(PCGP)算法,提出了基于克尔晶体的频率分辨光学开关法(FROG)光学任意波形测量方案。建立了基于克尔晶体的FROG光学任意波形测量的理论模型,并对该方案进行了仿真研究,讨论背景噪声处理、门函数形状、门波形幅度对波形恢复的影响。仿真结果表明:该方案可以实现对光学任意波形的幅度和相位的准确测量;门脉冲采用矩形波形时,光学任意波形的测量准确性较高。

飞秒激光脉冲的腔外压缩

为了获得更高的时间分辨率,更短的飞秒脉冲,采用双棱镜和一个平面镜结构对飞秒激光脉冲进行腔外压缩,构建了一台二次谐波频率分辨光学开关装置,对谐振腔输出的飞秒脉冲及压缩后的脉冲进行了测量,取得了脉冲压缩前和压缩后的实验数据,压缩前脉冲的宽度为89 fs,脉冲的时间带宽积为0.9096,误差为2.4‰,输入脉冲的平均功率约为480mW;脉冲压缩后的测量结果为22 fs,光谱宽度为43nm,时间带宽积为0.44203,误差为1.1‰,压缩脉冲的平均功率约为250mW。压缩比为4∶1,高于有关文献的报道。结果表明,该装置实现了飞秒脉冲腔外压缩,对获得更短的飞秒脉冲是有帮助的。

超短激光脉冲测量技术的发展

文章综述了超短激光脉冲测量技术的发展历程,特别详细地介绍了目前国际上公认的测量飞秒脉冲的频率分辨光学开关法(FROG)和光谱相位相干电场重构法(SPIDER),并概述了处于实验室阶段的阿秒脉冲产生的基本原理及测量方法。

超短光脉冲测量技术的研究进展

综述了超短光脉冲测量技术的研究进展和现状,阐述了标准超短光脉冲测量技术方法的优化、装置的改进及与传统测量方法的性能对比。

激光参数测量

TN247 2004010183 飞秒激光脉冲的谐波频率分辨光学开关法测量研究=Measurement of femtosecond laser pulses using SHG frequency-resolved optical gating technique[刊,中]/王兆华(中科院物理所光物理开放实验室.北京(100080)),魏志义…∥物理学报.—2003,52(2).—362-366 建立了一台谐波频率分辨光学开关法(FROG)

基于HNL-XPM的X-FROG任意波形测量研究

为了对任意波形测量技术(OAWM)进行研究,利用高阶非线性光纤中交叉相位调制效应(HNL-XPM),互相关光学频率分辨光学开关法(X-FROG),提出了一种测量光学任意波形的新方案。以变换极限脉冲、线性正啁啾脉冲、双脉冲以及任意波形脉冲作为待测脉冲,采用Matlab软件对以上光脉冲光谱图进行了数值模拟,基于矩阵的主元素广义投影算法(PCGP)从数值模拟的光谱图中恢复了脉冲的振幅和相位,误差达到收敛的标准(G<10-5)。结果表明,该方案能够精确地测量任意波形脉冲。

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。

飞秒脉冲通过散射表面后的时域特性

从理论上和实验上对飞秒激光脉冲通过散射表面后的时域特性进行了研究分析。用频率分辨光学开关法对通过敞射表而前后的飞秒脉冲进行了测量和对比。理论分析和实验结果表叫,由于散射表面对飞秒脉冲的散射导敛飞秒脉冲的展宽和形状的畸变。输入脉冲在时间相关函数的半峰全宽为64fs;透射脉冲在时间相关函数半峰全宽的平均值为117fs。对透射脉冲场的统计特性进行了讨论,透射脉冲场实部和虚部的慨率函数分布遵从高斯函数分疖;强度的慨率分布遵从指数分布规律;给出了入射飞秒脉冲强度的自相关函数分布和飞秒时域散斑场强度的瓦相关函数分布的实验结果,并且对二者的时间相关函数进行了讨论。