培训超快-超短脉冲测量仪FROG`.pdf

激光波长计 波长计 超短脉冲测量FROG 激光 瞬渺光电 Contents 超短脉冲测量概念 超短脉冲测量仪产品 提问和解答              一、超短脉冲测量概念 皮秒脉冲测量技术 1、直接测量法 一种是高速示波器例如美国公司的采样示波器 利用上升时间小于皮秒的光电二极管做采样探 头直接观察波形。 高速示波器的时间分辨率可以达到的数量级为 ~100PS 另一种是高速条纹相机、例如日本浜松光电公 司的C2908系列，它是通过高压扫描偏转放大 被测光脉冲信号得到光脉冲的条纹图象，用微 密度计读出底片上条纹密度的变化就可以得到 高速条纹相机最高时间分辨率为2PS 皮秒脉冲测量技术 2、间接测量法 相关法 A 、利用非线性晶体通过自相关产生二次谐 波的所谓SHG法进行间接测量 B、利用某些材料非线性吸收特性的所谓 双光子效应TPF法进行间接测量 皮秒脉冲测量技术 测量的基本思想是将待测光脉冲分裂为强度相等的 两束,让它们经过不同的光程之后，汇合于能够产生 双光子荧光或者二次谐波的物质上，两个波包的重 叠程度决定了TPF或SHG信号的强度，改变两个脉 冲的相对延迟时间同时测量TPF或SHG信号可以获 得二阶自相关函数并由此推算出脉冲宽度。 自从 60年代中期实现固体激光器的锁模以来激光脉冲 的宽度经历皮秒、飞秒量级，目前已向阿秒量级进军。 因此研究探索超短激光脉冲测量技术完整准确地了解脉 冲的宽度相位及形状信息是超快技术研究中非常重要的 内容 飞秒脉冲测量技术 目前国际上对飞秒激光脉冲没有直接测量的 仪器主要采用间接测量法。 相关测量法大致包括： 强度自相关测量法 干涉自相关测量法 强度自相关法只能给出超短脉冲的宽度而不能给出 脉冲的相位脉冲的形状等信息故在飞秒脉冲测量中 很少用。 飞秒脉冲测量技术 现在国际上公认的用于飞秒脉冲测量的方法主要是 基于干涉自相关测量法上发展起来的： 1、频率分辨光学开关法(FROG) 2、自参考光谱相位相干电场重构法(SPIDFR) 飞秒脉冲测量技术 1、FROG法 其基本方法是将待测脉冲经分束器分为两束，一 束作为探测光，另一束作为光开关，并且让作为 开关的光束引入一个时间延迟，然后再让两束光 通过倍频晶体产生相互作用，经光谱仪进行光谱 展开后，用CCD进行测量得到相互作用后的光强 随频率和时间延迟变化的空间图形称为FROG迹 线,利用脉冲迭代算法从FROG迹线中恢复脉冲的 振幅和相位分布。 飞秒脉冲测量技术 飞秒脉冲测量技术 2、SPIDFR法 其基本方法是基于一种叫做光谱剪裁相干上的方 法，它是将待测脉冲经分束器分为两束，其中一 束通过一块色散介质展宽为啁啾脉冲，另一束经 迈克尔逊干涉仪分为二个具有时间延迟т的脉冲对， 然后再将它们聚焦到倍频晶体中进行频率转换， 由于两脉冲在时间上的走离，在和频之后它们的 中心频率就出现了微小的差别，这个频率差称为 光谱剪裁Ω。和频后的脉冲对经过光谱仪记 录下光谱相干的干涉条纹，再利用反演算法就可 得到入射脉冲的相位。 飞秒脉冲测量技术 飞秒脉冲测量技术 FROG和SPIDER测量技术已经成为刻划10fs以 下脉冲特性的标准方法，瑞士联邦工业大学的 U.Keller领导的研究组对FROG和SPIDER的实际 测量精度进