紫外飛秒激光脈沖寬度測量的研究.pdf

1、超短激光脈沖技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為研究超快現(xiàn)象的強大工具，為了提高診斷的靈敏度和可靠性，人們總是希望獲得關(guān)于激光脈沖盡可能多的特征參量，其中脈沖寬度的測量就是一個具有挑戰(zhàn)性的關(guān)鍵性參量。對于紫外超短激光技術(shù)的發(fā)展，不僅取決于紫外激光技術(shù)本身的積累性發(fā)展，同時還得益于紫外脈沖測量技術(shù)的改進和新方法的問世。目前，人們常用的測量與診斷紫外脈沖的方法有自相關(guān)法、頻率分辨光學(xué)開關(guān)法(FROG)和光譜位相相干電場重構(gòu)法(SPIDER)等。自相關(guān)方法在概念

2、上非常簡單，也容易理解，但是由于大多數(shù)晶體在紫外波段不透明，非線性晶體的位相匹配條件限制了可測量光脈沖的范圍。且被測激光脈沖都有一定帶寬，而非線性晶體的有限相位匹配帶寬又無法以相同的轉(zhuǎn)換效率將全部頻率分量轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致脈沖光譜畸變，因此自相關(guān)無法直接應(yīng)用于紫外波段的脈沖測量。FROG可以給出脈沖寬度、光譜帶寬、位相等比較詳細信息，但是涉及到復(fù)雜的測量程序和計算程序，技術(shù)操作繁瑣，運算速度慢，不適合實時測量，而且給出的只是近似的脈沖信息。SP

3、IDER法作為一種自參考型的光譜干涉技術(shù)，最大優(yōu)點是脈沖重建算法簡單，運算速度極快，真正實現(xiàn)了脈沖的實時測量。同時，光譜相位重建的準確性對非線性晶體的相位匹配帶寬和探測器的光譜響應(yīng)都不敏感，只取決于光譜干涉條紋的間隔。而且它的靈敏度還很高，可以用于測量比較弱的脈沖，但是并不像FROG那樣可以直觀的給出脈沖寬度，為了計算脈沖寬度，還必須同時測量脈沖的光譜?？傊?，目前還沒有一個公認簡單而快速測量紫外極端超短激光脈沖寬度的方法。
　　

4、 在這篇論文中，我們以實驗室的現(xiàn)有條件為基礎(chǔ)，討論了一些簡單實用的測量飛秒紫外激光脈沖寬度的方法，如光絲中雙光子熒光顯微鏡法、互相關(guān)法等，擬通過這些方法得出強度對比度信息和脈寬信息，以期在檢測激光系統(tǒng)的“健康狀況”，對系統(tǒng)優(yōu)化提供判據(jù)，給強場物理實驗提供參考等方面有重要的實用價值。我們利用這些方法對實驗室紫外光源進行了測試，實驗結(jié)果表明：我們的測量紫外脈寬的雙光子熒光系統(tǒng)時間分辨率達8.3fs。在單絲的情況下測量脈寬時，該系統(tǒng)測量脈寬不

5、受輸入能量的影響，信號強度與背景光絲強度的對比度達3:1，且不需要相位匹配，避免了材料色散所帶來的脈沖扭曲現(xiàn)象，能夠快速采集數(shù)據(jù)，能夠可靠和重復(fù)對紫外超短脈沖進行動態(tài)實時診斷，為紫外激光脈沖寬度的診斷與測量提供了一種簡單而有效的方法。我們的互相關(guān)方法測量紫外飛秒脈沖寬度也得到了比較理想的結(jié)果，但是由于兩束激光脈沖會存在差異，定標也存在一定的偶然誤差，我們發(fā)現(xiàn)測量的脈寬結(jié)果差異很大，因此用該方法單獨測量脈寬還不太可靠。但是我們通過對該測量