頻率分辨光學(xué)開關(guān)法的原理與應(yīng)用.pdf

1、超短光脈沖在光學(xué)微構(gòu)造、超快光學(xué)、光通信等領(lǐng)域有重要應(yīng)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(lǐng)域中,光脈沖的測(cè)量與其產(chǎn)生技術(shù)同等重要,一直備受關(guān)注。強(qiáng)度相關(guān)測(cè)量是公認(rèn)的一種超短光脈沖測(cè)量方法,但是,僅用強(qiáng)度相關(guān)測(cè)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(xué)開關(guān)法把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和科學(xué)的算法相結(jié)合,能夠同時(shí)給出待測(cè)脈沖的強(qiáng)度和相位信息。
　　 本論文結(jié)合國內(nèi)外在超短光脈沖測(cè)量的研究進(jìn)展和本實(shí)驗(yàn)室的條件,選取

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

3、用范圍。
　　 2.對(duì)比分析了頻率分辨光學(xué)開關(guān)恢復(fù)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(xì)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(duì)比得出了香草算法適用范圍具有一定局限性,用于SHG-FROG時(shí)容易受到初始猜測(cè)值的影響,不恰當(dāng)?shù)某跏疾聹y(cè)值會(huì)使脈沖恢復(fù)失敗。而廣義主元素投影算法對(duì)于SHG-FROG更為適用,它能正確地還原出待測(cè)脈沖的全

4、部信息。
　　 3.介紹了二次諧波自相關(guān)測(cè)量方法的基本工作原理,利用基本光學(xué)組件搭建了一臺(tái)自相關(guān)儀?？偨Y(jié)了自相關(guān)儀的最優(yōu)光路調(diào)節(jié)方法,并給出了所研制的自相關(guān)儀可以達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)和基本參數(shù)。組建了自相關(guān)儀的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng),用該系統(tǒng)可以將光脈沖的自相關(guān)信號(hào)方便地存貯在個(gè)人電腦中,并最終得以顯示。利用該自相關(guān)儀及光電信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)成功檢測(cè)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(guān)儀