论文部分内容阅读
飞秒超短激光脉冲已经成为许多科学研究领域广泛使用的重要工具,例如超高强度激光物理、超快光谱学和非线性光学显微成像。飞秒超短激光脉冲的光学计量学发展一直与飞秒超快激光光源的发展及其应用的扩展紧密联系在一起,这使其成为飞秒超短激光技术领域中不可缺少的课题方向。随着飞秒超短激光脉冲和其应用的快速发展,迫切需要一种调节简单的仪器装置,可以在宽光谱范围单发测量周期量级飞秒激光脉冲的振幅和相位。本论文针对这一重要的实际应用需求,在飞秒激光形状宽度测量方面进行了系列研究工作,论文的主要内容如下:1.简述了激光的发展以及飞秒激光形状宽度测量的意义。对典型的几种测量技术的原理和特点进行了总结,包括:自相关法、FROG(Frequency-Resolved Optical Gating)、SPIDER(Spectral Phase Interferometry for Direct Electric Field Reconstruction)。我们重点介绍了FTSI(Fourier Transform Spectral Interferometer)算法过程,并总结了XPW-SRSI、SD-SRSI和TG-SRSI方法的原理和特点、测量能力以及相关的装置等。2.研制出基于TG-SRSI方法的全反射式飞秒脉冲形状宽度单发测量装置。全反射式装置的尺寸约为A4纸大小,简单易用。除了一片很薄(百微米量级)的三阶非线性透明介质用于产生瞬态光栅信号外,装置中没有使用任何其它透射元件,因此可以单发和实时测量从深紫外到中红外很宽光谱范围内周期量级的激光脉冲。我们利用研制装置成功测量了中心波长800nm、脉宽5fs和中心波长1800nm、脉宽14.3fs的周期量级激光脉冲。3.研制出结合TG-FROG和TG-SRSI两种方法的全反射式综合测量装置FASI,尺寸为340×240×80 mm~3,弥补了单独SRSI方法无法测量较大啁啾脉冲的不足,使得新装置可以应用于更多和更复杂的测量场景。同时利用Labview软件编写了平移台和光谱仪同步采集程序,研制的FASI新装置对800 nm/8.9 fs和1800 nm/16.5 fs的超短脉冲进行了成功的测量。4.分析了光谱分辨率对SRSI方法测量范围的限制,提出利用空间强度干涉与SRSI相结合的SEA-SRSI单发测量方法,突破了SRSI方法中光谱分辨率对测量的限制,此方法光路简单,且适用多种三阶非线性效应。基于激光的空间干涉,提出了一种可粗略单发测量脉宽的新方法,只需要对CCD进行定标即可完成脉宽的实时或单发测量,装置结构简单且成本低。我们使用此方法对800nm/35fs的光源进行了初步的测量验证。