頻率分辨光學開關法的原理與應用.pdf

1、超短光脈沖在光學微構造、超快光學、光通信等領域有重要應用,受到世界各國的高度重視,從而獲得了迅速的發(fā)展。在超短光脈沖領域中,光脈沖的測量與其產生技術同等重要,一直備受關注。強度相關測量是公認的一種超短光脈沖測量方法,但是,僅用強度相關測量無法獲得光脈沖的相位信息。最近發(fā)展的頻率分辨光學開關法把實驗數(shù)據(jù)和科學的算法相結合,能夠同時給出待測脈沖的強度和相位信息。
　　 本論文結合國內外在超短光脈沖測量的研究進展和本實驗室的條件,選取

2、了頻率分辨光學開關法作為研究課題,主要進行了以下幾個方面的研究,并取得了一定的創(chuàng)新結果:
　　 1.闡述了頻率分辨光學開關法的基本原理,根據(jù)前端光路的不同對頻率分辨光學開關法進行了分類:偏正頻率分辨光學開關(PG-FROG),自衍射頻率分辨光學開關(SD-FROG),二次諧波頻率分辨光學開關(SHG-FROG),三次諧波頻率分辨光學開關(THG-FROG)。并且,對比分析了各種類型頻率分辨光學開關測量方法的優(yōu)缺點,給出了它們的適

3、用范圍。
　　 2.對比分析了頻率分辨光學開關恢復算法中的香草算法、廣義投影算法和廣義主元素投影算法的基本過程。特別詳細地討論了香草算法和廣義主元素投影算法。通過數(shù)值模擬一系列已知脈沖的還原過程,比較了這兩種算法的優(yōu)劣程度。通過對比得出了香草算法適用范圍具有一定局限性,用于SHG-FROG時容易受到初始猜測值的影響,不恰當?shù)某跏疾聹y值會使脈沖恢復失敗。而廣義主元素投影算法對于SHG-FROG更為適用,它能正確地還原出待測脈沖的全

4、部信息。
　　 3.介紹了二次諧波自相關測量方法的基本工作原理,利用基本光學組件搭建了一臺自相關儀?？偨Y了自相關儀的最優(yōu)光路調節(jié)方法,并給出了所研制的自相關儀可以達到的技術指標和基本參數(shù)。組建了自相關儀的光電信號轉換系統(tǒng),用該系統(tǒng)可以將光脈沖的自相關信號方便地存貯在個人電腦中,并最終得以顯示。利用該自相關儀及光電信號轉換系統(tǒng)成功檢測了全正色散鎖模光纖激光器的輸出脈沖(半高全寬50ps)。
　　 4.用自制二次諧波自相關儀