用SPIDER法重构飞秒脉冲位相中参数的选择

为了更精确地测量飞秒脉冲特性以满足其不断拓宽的应用，基于光谱相位相干直接电场重构法（SPIDER）测量飞秒激光脉冲的基本原理和重构相位的反演算法，数值模拟了SPIDER重构飞秒脉冲相位的过程，分析了时间延迟τ、光谱剪切量Ω及滤波窗口宽度的选取原则。以宽度约为20fs的高斯型线性啁啾脉冲为例，通过选取不同的时间延迟τ和光谱剪切量Ω重构脉冲的相位，发现重构位相曲线与原输入脉冲位相曲线最接近时，时间延迟τ约为1210fs,相对光谱剪切量Ω/Δω约为9%，滤波窗口宽度约为τ/3。     

飞秒脉冲测量技术

随着飞秒激光技术的发展，飞秒激光脉冲的准确测量已成为非常重要的研究内容。文章在简要概述几种常见测量方法的基础上，着重综述了近年来发展起来的光学频率光栅开关法（FROG）及自参考光谱位相相干电场重建法（SPIDER），并介绍了文章作者进行的相关工作。     

不同波长飞秒脉冲的相位测量

飞秒脉冲技术的不断发展能够较方便地产生不同波段和结构特性的飞秒脉冲. 对已有的改进型零附加相位光谱相位相干电场重构系统进行优化整合,使之胜任不同特性飞秒脉冲的测量. 利用该系统测量了两台飞秒激光系统输出不同波长的脉冲及其通过厚度为80 mm的BK7玻璃块而得到的啁啾脉冲. 实验结果表明,该系统的适用范围较宽. 关键词： 光谱相位相干直接电场重构法 飞秒脉冲测量 波长     

用SPIDER法测量超宽带钛宝石振荡器的激光脉宽研究

用SPIDER方法测量了超宽带钛宝石振荡器输出激光的脉宽，得到7.86 fs的测量结果，这是目前国内所报道的仅用啁啾镜补偿色散、直接从振荡器输出的最短激光脉冲.简要介绍了振荡器的基本结构和SPIDER方法测量装置，并对计算得到的光谱相位进行了讨论和分析.     

飞秒脉冲振幅和相位的无干涉条纹重构法测量

对作者所提出的无干涉条纹直接电场重构测量飞秒脉冲的振幅和相位的新方法作出进一步理论分析,并通过实验测量说明该方法的优越性.该方法克服了传统的SPIDER方法的弊病,能得到一组无干涉条纹的图像,排除传统方法必须使用傅里叶变换滤波消除干涉条纹而引进的系统误差,使得该方法能够采用较简便设备且能较准确测量飞秒脉冲强度轮廓和相位.最后给出同一条件下新方法和传统SPIDER方法分别重构的脉冲强度自相关曲线与实验测量结果的比较,以说明新方法的有效性和优越性. 关键词： 光谱相位相干直接电场重构法 飞秒脉冲测量 超快信息光学     

飞秒脉冲振幅和相位的无干涉条纹重构法测量

对作者所提出的无干涉条纹直接电场重构测量飞秒脉冲的振幅和相位的新方法作出进一步理论分析，并通过实验测量说明该方法的优越性.该方法克服了传统的SPIDER方法的弊病，能得到一组无干涉条纹的图像，排除传统方法必须使用傅里叶变换滤波消除干涉条纹而引进的系统误差，使得该方法能够采用较简便设备且能较准确测量飞秒脉冲强度轮廓和相位.最后给出同一条件下新方法和传统SPIDER方法分别重构的脉冲强度自相关曲线与实验测量结果的比较，以说明新方法的有效性和优越性.     

双光路测量红外飞秒激光脉冲的载波包络相位稳定性

描述了利用双光路自参考技术测量红外飞秒脉冲载波包络相移的方法,并通过建立的红外飞秒脉冲载波包络相移测量装置,实验测量了自主搭建的可调谐光学参量放大系统输出的红外飞秒激光脉冲的载波包络相移.对于1.6 μm的激光脉冲,测量得到在100 s内其相位抖动为115 mrad（rms）.实验结果表明双光路法具有易于调节、测量方便、应用性强等优点. 关键词： 飞秒激光测量 自参考技术 双光路 载波包络相位     

改进型零附加相位光谱相位相干电场重构系统对啁啾脉冲的测量

现有的基于光谱相位相干电场重构法(SPIDER)的脉冲测量系统,在测量啁啾脉冲时容易出现误差.本文提出一个改进型零附加相位光谱相位相干电场重构系统(MZAP-SPIDER),来解决上述问题.在实验上,利用改进后的SPIDER系统测量了钛宝石飞秒激光器输出的脉冲及其经80mm长的BK7玻璃块展宽得到的啁啾脉冲.结果表明,该系统能胜任啁啾脉冲的相位测量.     

Numerical simulation for characterizing femtosecond optical pulses with the SPIDER algorithm

In this article based on the spectral phase interferometry for direct electric-field reconstruction (SPIDER), the femtosecond pulses with various phase characters are numerically simulated. The spectral phases and amplitudes of the transform-limited pulse, the linear chirped pulse, the cubic dispersion pulse, the quartic dispersion pulse, the self-phase modulation pulse and the pulses with the combination of different chirped characters are retrieved. These characterized pulses are applicable to the real-time measurement as samples for diagnosing the chirped characters of pulses quickly.     

基于多光子脉冲内干涉相位扫描法对飞秒激光脉冲进行相位测量和补偿的研究

研制了一套基于多光子脉冲内干涉相位扫描方法的可以同时对飞秒激光脉冲进行相位测量和补偿的实验系统装置.实验中,通过自主研发的LabVIEW程序控制液晶空间光调制器和光纤光谱仪,对待测飞秒激光脉冲施加相位扫描,并同时记录受到调制的飞秒激光脉冲的倍频光谱,得到了多光子脉冲内干涉相位扫描(MIIPS)轨迹图.通过MIIPS轨迹图的三次测量和迭代运算,还原出了经过预先啁啾调制的中心波长约为810 nm、重复频率为1 kHz的飞秒激光脉冲的光谱相位,测量精度在0.1 rad以内.根据测量结果,利用液晶空间光调制器对该飞秒激光脉冲进行相位补偿,得到了近似傅里叶变换极限的飞秒激光脉冲.这一装置将在多光子显微成像、脉冲整形、飞秒激光光谱学等众多领域发挥重要作用.     

光谱位相干涉仪参数的优化选取

模拟研究了光谱位相相干直接电场重构法的三个主要参数：时间延迟τ、频率剪切量Ω和展宽器色散φ之间的相互关系.研究结果表明：不同的待测脉冲，具有不同的最佳时间延迟τ；而τ的改变所引起的Ω的改变又限制了τ的选取范围；在此情况下只有适当调整φ才能在τ的较宽的范围内保证测量精度. 关键词： 光谱位相相干直接电场重构法 飞秒脉冲测量 光谱相干     

飞秒钛宝石放大激光脉冲的载波包络相位测量与控制

通过对重复频率为1 kHz的放大飞秒激光脉冲的光谱干涉实验,结合傅里叶变换进行了载波包络相位漂移的实验研究.在此基础上利用锁相环反馈控制技术实现了对载波包络相位的精密锁定,锁定后的激光脉冲稳态相位均方根误差小于80mrad,锁定时间超过3h.同时在理论上分析了光谱干涉测量放大激光脉冲载波包络相位的原理,给出了光谱干涉信号与载波包络相位的关系. 关键词： 飞秒钛宝石放大器 载波包络相位 光谱干涉 超连续     

啁啾脉冲频域相移的模拟与实验研究

在超快光学瞬态相移的测量中,结合线性啁啾脉冲与频谱干涉技术,可以获得啁啾脉冲相移随频谱的变化规律。光脉冲经过光栅色散和透镜聚焦后,不同的频率成分以空间上的不同坐标展开。当两束脉冲频谱同时在空间上展开时,相同的频谱成分会产生干涉。基于傅里叶变换频谱干涉技术,从频谱干涉图中提取相移,并对其进行了数值模拟和实验研究。结果表明,通过对不同类型频域相移进行重构所得到的结果反映出了相移随脉冲频谱变化的特性。实验结果表明了这种重构算法是有效的,与模拟结果具有较好的一致性。     

无干涉条纹的光谱位相相干直接电场重构法

提出一种新的诊断飞秒脉冲振幅与位相的高精度测量方法.该方法发展了传统的SPIDER方法，保留了原方法对脉冲信息可以实时、有效和全面地测取的优点，并能克服其不能测量脉宽较大或位相信息复杂的脉冲的缺点.在新方法中和频后的脉冲对没有相对延时，形成无干涉条纹的剪切干涉图.在调节一个小量延时于某些特定值，可去掉剪切干涉图的歧义性.给出数值模拟结果，证明此方法无需经过傅里叶变换滤波，可直接由干涉图唯一地提取出脉冲的振幅与位相信息. 关键词： 光谱位相相干直接电场重构法 飞秒脉冲测量 超快信息光学     

光谱位相相干电场法的参数分析及测量

从光谱位相相干电场重构法（ＳＰＩＤＥＲ）的原理出发,实现了算法、讨论时间延迟、光谱剪切量、滤波窗口宽度、色散量等几个方面的优化选取。当展宽器色散和脉冲宽度一定时,脉冲对的时间延迟存在一个最佳取值范围。相对光谱剪切量在５％～１５％间,滤波窗口宽度为／３,重构出的位相误差最小。对干涉图取平均来减小噪声的影响。用ＳＰＩＤＥＲ算法还原了脉冲的电场和位相信息,由ＳＰＩＤＥＲ测量的脉冲宽度为１７.７ fs。同时为了比较,用自相关法测量了同一脉冲,由自相关曲线可估算出脉冲宽度为１６.８ fs,与ＳＰＩＤＥＲ 的误差比为５．１％,说明了实验的有效性。