基于三阶相关法的超快脉冲波形重构技术研究

发布时间：2020-10-23 00:41

　　 由于超快激光脉冲自身具有很多优秀的特性,使其在很多领域具有广泛的应用。为了对超快激光本身有更加准确的认知,也为了其自身更好的的发展以及在其他领域的更加深入的应用,对于超快激光自身波形的精确测量显得尤为重要。判断一种激光脉冲测量技术是否准确并具有价值,就是看其能否完整而精确地检测出光脉冲本身所提供的全部信息。而以往对于超快脉冲自身波形的测量方法存在着不同的短板,基本无法精确重构出脉冲波形,且过程繁琐,计算复杂,致使其不能很好的达到目前实际应用的需求。因此,提出一种更加高效,方便,快捷的超快脉冲波形测量方法在理论上和实际上都具有重要意义。本文首先简单介绍了超快测量的研究意义以及超快脉冲测量技术的历史发展与现状;其次对一种新型的基于双延迟三阶相关法脉冲波形测量技术进行了理论阐述;并就在该模型下的脉冲波形测量光路中,入射光夹角,晶体的偏转姿态以及晶体的厚度等不同的因素对波形测量结果所带来的影响进行的分析;最后,对于脉冲波形的重构过程与方法,和重构过程中的主要误差进行了阐述与分析,进而得到符合要求的精确脉冲波形。针对超快脉冲测量光路,提出了具有一定参考价值的参数影响因素分析,对单发次的脉冲测量光路的精确调节有指导意义。对于脉冲波形重构,在双延迟三阶相关法的基础上提出了一种能够精确重构脉冲波形的算法,这种方法能够唯一恢复脉冲波形,相较于其他波形测量方法具有明显的优势。
【学位单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN24
【部分图文】：

１９６６年，Ｗｅｂｅｒ建议采用共线的二阶相关法测量脉冲长度［１３１由于这种方法产生的??基频、倍频光沿相同方向传输，背景光太强，对此Ｍａｉｅｉ？进行了改进，采用了无背景的??非共线的相关技术［１４］，其典型光路排布见图１．１。其原理是将被测脉冲分为两束，改变??二者的光程差，从而改变了时间延迟，再使这两束光汇聚于倍频晶体中产生二次谐波，??得到一个点的数值，连续改变光路中分光镜的位置，可以形成一个脉冲对另一个脉冲的??序列扫描，得到一个自相关信号。由于在几种确定的波形下，Ａｔ与Ａｔ之间的存在确定的??比例关系，可以根据实验所得的自相关曲线的半高全宽推测出设定波形的脉宽值，最后??将计算所得和实验所得的自相关曲线对比，通过不断修正推测出光脉冲波形，这种扫描??测量方式适用于重复频率１０Ｈｚ以上稳定输出的激光系统。??Ｐｕｌｓｅ?ｔｏ?ｂｅ??ｍｅａｓｕｒｅｄ?Ｔｈｅ?Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ?Ａｕｔｏｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ：??ｒ－ｆ?ｓＢＰ！ｉ？￡??Ａ?＜２?Ｋ＾ｔ－ｒ）?ＳＨＧ??＜Ｖ?Ｊ＿?八十?Ａ?ｃｒｙｓｔａｌ?？?Ｄｅｔｅｃｔｏｒ??Ｖａｒｉａｂｌｅ?＾?邱）??ｄｅｌａｙ，?ｔ??图１．１典型的扫描式二阶自相关仪光路排布图??几乎同时，Ｇｉｏｒｄｍａｉｎｅ等又提出了双光子荧光的测量方法［１５１这些详细方法详见早??期文献［１Ｑ］以及较新的文献［７］

Ｖ；?Ｉ?Ａ?Ａ．?．?．?ｊ?＿＿＾??＼ｆＩｕｏｒｅｓｃｅｎｔ?ｄｙｅ?ｉｎ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ??图１．２双光子荧光法原理图??上述方法由于是采用扫描式的测量方法，需要逐点记录，实验繁杂，数据量大，要??求脉冲序列稳定，当脉冲放大到焦耳量级，脉冲强度达到ＰＷ量级时，打靶周期长，环??境温度变化大，每发次的脉冲参数起伏较大，这时必须进行单次测量。１９７０年首次提出??了单脉冲强度自相关测试技术［１７］，其二阶相关信号产生原理见图２，利用非线性晶体的??非共线相位匹配倍频效应，将激光脉冲的时间分布转换为空间分布，用ＣＣＤ探测器对??光强的空间分布进行测量，通过对测量结果的分析换算得出激光脉冲的时间特性［１８￣２１］。??Ｃｍｄｎ〇?ｂｆｌｕｎｔ?？?ｂ?ｔａｒｇｅ?ｐｒｅｄｊＱＢＢ?ｂ?ｎｎ〇Ｂ?ｏｆ?供?ａｃｒｏＢ??ｄ?ｔｉｓｎｏｉｉｒＭＢＫｉｐＨｃＢｌｍｄｕｉｉ?ｖｉｄｍ＾ｉｅｄｔａｌｑｒａｉｔｏｔａｎＭｎＢ?ｐｏａｆｔｉｏｎ．??、、、＼??、＞?ＳＨ??）？、’、、、?Ａ?Ａ?＼?ｗｍ?Ｈｏｒｎ，ｊｕｗｎｅｎｄ??ｖ??＼?？？’?Ｂ＼＊ｎｔ２?Ｐ?－Ｂ?ＨＢｒｅ

??图１．３典型的单发次二阶相关信号产生原理图??从理论上看，二阶相关函数Ｇ（２）（ｒ）?＝?＿［／（〇／（／＋?ｒ＞＊＝Ｇ（２）（－ｒ）是对称的，对它进行傅里??叶变换有：??Ｇ（２）（ｖ）＝Ｊ?Ｇ（２＼ｒ）ｅａｍｒｄＴ?＝?｜／（ｖ）ｆ?（２－３）??因此从二阶相关函数Ｇ（２）（ｒ）只能获得脉冲的傅里叶谱的幅值信息，完全给不出相位??信息［２２］，自然连最简单的脉冲前后沿也无法区分。??４??
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本文编号：2852307