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色散补偿薄膜在超快激光系统中可实现精确的色散补偿,相比于光栅对、棱镜对等传统色散补偿方式有着明显的优点。随着商业化薄膜设计软件和离子辅助沉积镀膜技术的发展,目前对色散补偿薄膜的设计和制备已非难事,然而精确测试其群延迟色散特性仍然是限制色散补偿薄膜进一步发展的瓶颈。本文在总结国内外相位特性测试系统的基础上,搭建了一套基于迈克尔逊白光干涉技术的扫描测试系统,经过对相位解调方法的研究,分别建立了基于窗口傅里叶变换和小波变化的频域算法以及基于包络法和锁相追踪法的时域算法,可以有效的从干涉光谱强度信号中提取待测色散补偿镜的群延迟和群延迟色散信息,并在获取更高测试精度方面进行了研究。主要研究工作包括:
1.色散补偿镜相位特性测试系统的研究。自行搭建了一套迈克尔逊白光干涉技术的扫描测试系统,改进后的系统从硬件上有效地减小了测试误差,并且编写了一套能够在步进电机扫描白光相干范围时通过光纤光谱仪实时采集干涉光谱强度信号的软件。另外,通过对测试系统的误差分析,我们估算了测试系统的精度并给出了降低测试噪声的解决方法。
2.使用频域算法从单幅干涉光谱强度信号中提取相位特性的研究。针对单次采集到的干涉光谱强度信号,我们分别使用窗口傅里叶变换算法和小波算法从中提取待测色散补偿镜的群延迟和群延迟色散信息。通过对啁啾镜对和Gires-Tournois腔的测试,验证了测试系统的可靠性。通过对窗口傅里叶变换算法的仿真和误差分析,我们着重分析了算法中参数的设置对频域算法的影响。
3.使用时域算法从扫描干涉光谱强度信号中提取相位特性的研究。在引入步进电机对两臂光程差进行线性扫描后,我们提出了两种时域计算方法能够从干涉光谱强度扫描信号中直接提取出群延迟信息,有效地避免了由相位差分计算群延迟和群延迟色散的误差放大。对于自制的两片中心波长800nm的Gires-Tournois腔测试结果与设计值比对发现,时域算法能够在宽光谱范围内获得良好的重复性和较高的测试精度。