激光的调与锁模.ppt

*下表给出了几种与理论脉冲轮廓相对应的??/tp值，还标明了这几种情况下所预期的光谱宽度。实验得到的带宽与理论预期的带宽之间的比较是对所假定的脉冲轮廓的一个重要检测。最后需要指出的是，相关性测量对于背景信号不是很灵敏。第157页,共196页，星期六，2024年，5月*第158页,共196页，星期六，2024年，5月*利用相关函数测量光脉冲，最常见的方法有一阶（线形）相关法和二阶（非线性）相关法（包括双光子荧光法及二次谐波法）。2)光脉冲的线性光学测量被测量与光强I(t)成线性关系，就称为线性光学测量。例如在光学上广泛使用的照相方法，光电探测方法等原则上都属于此类。这种测量实际上是测光场交叠部分的光强，因此可以表示为：（183）第159页,共196页，星期六，2024年，5月*令探测器的相应时间用S(?)表示，注意，它不是信号的瞬间强度，而是对强度的时间积分，即显然，它就是能量。第160页,共196页，星期六，2024年，5月*将（183）代入上式即得这里（186）第161页,共196页，星期六，2024年，5月*不难看出，W就是测量信号（光脉冲）的能量，而A(?)是归一化的一阶相关函数，也即线性相关函数。在?=0处，A(?)=1，因此有S(0)/W=2；而当???时，光场E(t)与E(t-?)已无交叠部分存在，故A(?)=0，因此有S(0)/W=1，即?=0与???的反差比为2：1。第162页,共196页，星期六，2024年，5月*这种方法的典型例子是迈克耳逊干涉仪。这时，改变干涉仪的两条光路的相对长度即可改变延迟时间?的大小，因此在探测器上接收到的信号强度S(?)也随之发生由亮到暗以及由暗到亮的周期变化，这已是光学上熟知的常识。变化的周期为T=2L/C，这是因为激光纵模间距是C/2L（或锁模激光脉冲的周期为2L/C）的整数倍。第163页,共196页，星期六，2024年，5月*假设光场是单模的，只有一种模式，并令其为Em(t)，则可将它写成如下的形式：代入（186）式得第164页,共196页，星期六，2024年，5月*根据此式，显然有：当?=0，2L/C,4L/C….时,A(?)=1以及S(?)/W=2；而当?=L/C,3L/C….时,A(?)=-1以及S(?)/W=0。但是，一般情况下待测光脉冲S(?)不只含有一种模式，而是包含有多种模式，显然，多种模式干涉图样的叠加，使得S(?)的变化情况应与上述有所不同，这种差别已由下图给出。第165页,共196页，星期六，2024年，5月*第166页,共196页，星期六，2024年，5月*这里S(?)仍然保持亮暗周期变化，但暗时不是全暗，而是随着?的增加，亮暗的起伏越来越小，只有在?=0附近亮暗起伏最大，到?=??c处，这种起伏就不明显了。这里??c代表相干时间，一般来说，??c不等于光脉冲的宽度tp，只有待测光脉冲所包含的各个模式完全相干时才会出现tp=??c，在部分相干时，显然有tptp=??c，就是说tp=??c是脉宽的下限，只有锁模充分时，才能达到此值。第167页,共196页，星期六，2024年，5月*3）光脉冲的非线性光学测量若待测量与实际光强（光脉冲）成非线性关系，就称为非线性光学测量。例如测量光脉冲的二阶相关函数、三阶相关函数等。特别是前者，它包括双光子荧光法（TPF）、二次谐波法（SHG），是目前在超短光脉冲测量中最常见、最有效的方法。第168页,共196页，星期六，2024年，5月*(1)双光子荧光法TPF方法的基本原理是利用某些荧光物质（荧光染料）对双光子的吸收并发生荧光的效应。如下图所示。第169页,共196页，星期六，2024年，5月*这里用的荧光物质是若丹明6G。当荧光物质吸收两个波长为1.06?m的光子后产生向能级3的跃迁，随后经无辐射弛豫跃迁到能级2，并由能级2跃迁到能级1时发出波长为550nm的荧光。利用这一效应可以测定超短光脉冲的宽度。第170页,共196页，星期六，2024年，5月*第171页,共196页，星期六，2024年，5月*测量原理如上图所示。一个