超短脉冲激光脉宽的相关测量与脉冲重现

超短脉冲激光脉宽的相关测量与脉冲重现吴建光，张正泉（中国科学院上海光机所．上海２０１８００）前言在过去将近三十年的时间里，超短激光脉冲的产生与应用得到巨大发展，特别是近几年来可调谐超短脉冲固体激光器的出现，现在已可直接输出小于１０ｆｓ的脉冲。在物理学...     

基于单次自相关的超短脉冲激光脉宽测量研究

超短脉冲激光作为一种极短的时间探针,被广泛应用于物理学、化学、生物医学等各个领域。如何精确获取超短脉冲激光的时间脉宽,将是提高此时间探针精度的关键。文章展示了一种基于单次自相关技术的超短脉冲激光脉宽测量技术,并应用此装置进行了高精度实验测量,实验发现,随着和频光束束宽的增大,待测脉冲的脉宽也将随之增大。     

半导体激光超短脉冲宽度的非共线二次谐波自相关测量

设计了用于高重复率超短脉冲半导体激光脉宽测量的非共线二次谐波自相关测量装置。给出了实际测量结果。从理论上分析了该装置的时间分辨率。     

超短激光脉冲技术及其研究进展

首先阐述超短激光脉冲发展的几个历史阶段及其特点．并介绍了飞秒激光器的类型及飞秒脉冲的产生、放大与测量，最后介绍了飞秒激光技术的相关学科。     

高能量低重复频率超短激光脉冲的测量

利用非线性晶体 (BBO)的非共线匹配倍频效应 ,研制了实时测量高能量低重复频率超短激光脉冲宽度的单脉冲自相关仪 ,并对飞秒 (fs)参量放大器的输出脉冲宽度进行了测量 ,测得了 10 3fs的超短激光脉冲宽度。     

用干涉自相关包络宽度测量超短激光脉冲啁啾

为了测量超短激光脉冲啁啾值,提出了一种用2次干涉自相关包络宽度测量啁啾值的简单方法。利用2次干涉自相关包络宽度对啁啾有很高的灵敏度、含有不同啁啾量的超短激光脉冲有不同的包络宽度的特性,通过对高斯型强度分布的线性、平方及立方啁啾的干涉自相关包络函数进行了理论分析,得到包络宽度与啁啾量值之间的对应关系。采用干涉自相关2次谐波检测系统对加浓染料激光器输出的含有啁啾的脉冲进行测量,其干涉自相关包络宽度为1.15,被测超短激光脉冲啁啾为1.0。结果表明,根据含有啁啾的干涉自相关曲线两翼的特征,可判断啁啾阶数,再根据包络宽度与啁啾值的对应关系,可估定啁啾量值;用干涉自相关包络宽度能容易地测量超短激光脉冲的啁啾量值。     

测量超短脉冲的新技术

由于受光通信、材料表征等领域潜在应用的推动,超短脉冲光源一直是激光器发展中最活跃的领域之一。除了脉冲宽度不断减小的实验室激光器外,预计锁模半导体激光器和二极管泵浦固态激光器将提供大量在现实社会中使用的光源。超快速脉冲性能远没被利用,高速传感器和超快速脉冲技术研究不断有新的进展,最终将开发成以锁模激光器为基础的商用系统。     

超短脉冲强激光场中氙的高次谐波

在静态气室中,利用线偏振的掺钛蓝宝石(Ti:sapphire)超短脉冲激光(中心波长795nm,脉宽105fs,重复频率10Hz,单脉冲能量50mJ),获得氙气中5～17次(40～160nm)谐波的软X射线激光辐射。实验中着重观察了高次谐波谱线强度随激光强度的变化规律,由于激光强度已经接近甚至超过饱和,高次谐波谱相对强度随入射激光强度增加而增长到一定程度后开始下降,同时观察到介质的离子谱,证实了高次谐波谱的产生与离子辐射之间的转换关系。     

超短脉冲测量技术

由于在光学通讯和材料分析等领域中的广泛应用,人们对超短脉冲的研究一直很活跃.除了在实验室中继续压缩激光脉冲的宽度外,锁模半导体激光器和二极管泵浦固体激光器将为许多实验应用提供光源.高速探测器和超快脉冲特性鉴定技术,尽管不像超快激光器技术那样重要,但它们对锁模激光器的继续发展和商品化都是不可缺少的.     

不对称干涉自相关测量超短激光脉冲啁啾方向

提出了测量超短激光脉冲混合啁啾方向的方法。这种方法是基于混合啁啾方向随干涉自相关(IAC)信号不对称性及超短激光脉冲光谱不对称性的变化而变化。据此,得到用(IAC)包络差值信号及超短激光脉冲光谱判断线性啁啾与平方啁啾的方向。采用IAC二次谐波检测系统对加浓染料激光器输出的脉冲进行了测量,获得了被测超短激光脉冲的线性啁啾值及平方啁啾值的正与负。从而实现了对超短激光脉冲混合啁啾方向的测量。     

对径测量传感器的激光校准方法

对对径测量传感器的校准方法进行分析和研究,指出了当前手工校准方法存在的弊端和精度低的原因。提出了采用激光干涉仪进行对径测量传感器校准的新构想,实现了被测量到光程差的转化,设计了相应的差动校准测量光路,有效地消除了阿贝误差的影响,校准精度从原来的2.0μm提高到0.14μm,同时可得到被测传感器完整的校准曲线,实现了对径测量传感器的高精度、连续化、全自动校准。     

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。     

利用双频激光对二维图像测量系统标定的方法

提出了一种快速高精度的二维图像测量系统的标定方法,对该方法进行了详细的分析.标定时,使CCD摄像机沿着二维图像测量系统的导轨移动,采集加工有1个圆孔的靶标件的图像,计算圆心在图像中的位置.同时,用双频激光干涉仪测量CCD摄像机的移动距离,得到标定所需要的多个特征点在物面中的位置及在对应图像中的坐标位置.利用这些特点计算出二维图像测量系统的摄像机标定参数,标定精度达到1 μm.     

多臂迈克耳逊干涉仪激光脉冲整形系统——I.参数的设计

设计了纳秒级激光脉冲整形的多臂迈克耳逊干涉仪系统，并且从理论上分析了利用全光学手段对激光脉冲进行整形的过程。根据特定的输出波形计算了一组系统参数，比较了该组参数下实际输出的波形与参考波形的关系，指出在二倍到四倍初始脉宽之内，系统可以较好地进行整形。     

等离子体开关在TEA CO2激光倍频中的应用

简要分析了脉冲整形对于TEA CO2激光倍频实验的重要性和必要性。目前，获得短脉冲的激光脉冲整形技术中，等离子体开关结构简单，而且脉冲整形效果好，是获得高质量短脉冲比较好的方法。设计了利用激光触发气体击穿产生等离子体的方式进行脉冲整形的等离子体开关，并利用电磁波在等离子体中的反射和传播对其工作原理进行了说明。利用自行研制的等离子体开关进行了TEA CO2激光脉冲整形实验，将主峰半高全宽(FWHM)60 ns，带有长达数百纳秒的氮气拖尾的TEA CO2激光脉冲斩去拖尾、整形，得到了FWHM 30 ns的窄脉冲。在双块AgGaSe2晶体(长分别为11．7mm和19．5mm)倍频实验光路图中加入等离子体开关所得倍频转换效率达12．9％，比起未加等离子体开关时最高转换效率2％有明显的增加。     

飞秒激光脉冲二阶干涉自相关法测量及其精细结构研究

本文用二阶相干自相关法测量飞秒激光脉冲宽度，测量过程完全由计算机控制和完成，测量精度达０．３飞秒。并分析了测量曲线的精细结构，发现其精细结构主要是由基频光相干场的振动频率所决定。     

一种用于大信号测试的矢量校准快速修正方法

大信号测试系统是评估GaN功率器件的非线性特性的重要手段,而精准的矢量校准是获得稳定可信测试数据的第一步。为了解决毫米波频段矢量校准易随时间增加而失效的难题,对不同的校准方法进行了讨论,并以直通-反射-匹配负载(TRM)校准方法为基础,对校准过程中的误差系数随时间变化的趋势进行了数据分析,提出了一种可以实时快速修正校准模型中误差系数的方法。采用这种方法,失效的校准状态可以在1 min内得到快速修正而恢复初始校准状态;矢量校准的时间稳定度与传统方法相比,可延长10倍以上。该方法有力地保证了大信号测试中数据的一致性,可广泛应用于器件建模和电路设计等领域。     

偏振相机的光学定标方案研究

偏振相机内部的多个光学表面会改变入射光束的偏振状态,并且改变的程度与入射光束的偏振态、视场角和方位角等因素有关。通过研究偏振光束与光学成像器件的相互作用,推导了考虑光学系统偏振效应的通用辐射模型,并基于辐射模型简要描述了目标偏振信息的反演方法及模型参数分离定标研究,给出了偏振相机的光学定标方案,确立了偏振相机输出与入射光束Stokes参量（I,Q,U）的定量关系,消除仪器自身的偏振效应,准确反演目标的偏振信息,为偏振遥感图像的定量化应用研究奠定基础。     

压电扫描器非线性校正的实验研究

针对扫描探针显微镜的压电扫描器提出一种非线性校正方法。利用双频激光干涉仪对压电扫描管的位移-电压曲线进行测量,设计非线性校正算法,修正控制电压以实现对压电扫描管非线性校正,将该方法应用于扫描探针显微镜。实验表明该方法能实现压电扫描器的非线性校正。