紫外飛秒激光脈沖寬度測(cè)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(qiáng)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(cè)量就是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的關(guān)鍵性參量。對(duì)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(shí)還得益于紫外脈沖測(cè)量技術(shù)的改進(jìn)和新方法的問(wèn)世。目前，人們常用的測(cè)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(kāi)關(guān)法(FROG)和光譜位相相干電場(chǎng)重構(gòu)法(SPIDER)等。自相關(guān)方法在概念

2、上非常簡(jiǎn)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(cè)量光脈沖的范圍。且被測(cè)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(wú)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(wú)法直接應(yīng)用于紫外波段的脈沖測(cè)量。FROG可以給出脈沖寬度、光譜帶寬、位相等比較詳細(xì)信息，但是涉及到復(fù)雜的測(cè)量程序和計(jì)算程序，技術(shù)操作繁瑣，運(yùn)算速度慢，不適合實(shí)時(shí)測(cè)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(diǎn)是脈沖重建算法簡(jiǎn)單，運(yùn)算速度極快，真正實(shí)現(xiàn)了脈沖的實(shí)時(shí)測(cè)量。同時(shí)，光譜相位重建的準(zhǔn)確性對(duì)非線性晶體的相位匹配帶寬和探測(cè)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(cè)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(jì)算脈沖寬度，還必須同時(shí)測(cè)量脈沖的光譜。總之，目前還沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)簡(jiǎn)單而快速測(cè)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(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有條件為基礎(chǔ)，討論了一些簡(jiǎn)單實(shí)用的測(cè)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(guò)這些方法得出強(qiáng)度對(duì)比度信息和脈寬信息，以期在檢測(cè)激光系統(tǒng)的“健康狀況”，對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化提供判據(jù)，給強(qiáng)場(chǎng)物理實(shí)驗(yàn)提供參考等方面有重要的實(shí)用價(jià)值。我們利用這些方法對(duì)實(shí)驗(yàn)室紫外光源進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：我們的測(cè)量紫外脈寬的雙光子熒光系統(tǒng)時(shí)間分辨率達(dá)8.3fs。在單絲的情況下測(cè)量脈寬時(shí)，該系統(tǒng)測(cè)量脈寬不

5、受輸入能量的影響，信號(hào)強(qiáng)度與背景光絲強(qiáng)度的對(duì)比度達(dá)3:1，且不需要相位匹配，避免了材料色散所帶來(lái)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(duì)紫外超短脈沖進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)診斷，為紫外激光脈沖寬度的診斷與測(cè)量提供了一種簡(jiǎn)單而有效的方法。我們的互相關(guān)方法測(cè)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(huì)存在差異，定標(biāo)也存在一定的偶然誤差，我們發(fā)現(xiàn)測(cè)量的脈寬結(jié)果差異很大，因此用該方法單獨(dú)測(cè)量脈寬還不太可靠。但是我們通過(guò)對(duì)該測(cè)量