二次谐波频率分辨光学快门法测量超短脉冲论文

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1、国内图书分类号：O438国际图书分类号：535理学硕士学位论文二次谐波频率分辨光学快门法测量超短脉冲硕士研究生：李文斌导师：曲士良教授副导师：刘文军博士申请学位：理学硕士学科、专业：光学所在单位：光电科学系答辩日期：2008年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：O438U.D.C：535DissertationfortheMaster’sDegreeinScienceCHARACTERIZATIONULTRASHORTPULSESUSINGSECONDHARMONICGENERATIONFREQUENCY-RESOLVEDOPTICALGATINGTEC

2、HNIQUECandidate:LiWenbinSupervisor:Prof.QuShiliangAssistantSupervisor:Dr.LiuWenjunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofScienceSpecialty:OpticsAffiliation:DepartmentofOptoelectronicsScienceDateofDefence:June,2008Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要飞秒激光脉冲具有高功率、超

3、短脉冲持续时间的特性，被广泛应用于物理、化学、生物和大气探测等领域，因而如何表征飞秒脉冲成为当前比较重要的课题。目前，测量超短脉冲的方法主要有频率分辨光学快门法(FROG)和光谱位相相干直接电场重构法(SPIDER)。FROG和SPIDER测量方法的优点是都可以直接从测量所得数据中重构出飞秒脉冲的振幅和相位信息。本文介绍了SPIDER和FROG测量超短脉冲的基本原理，数值模拟了SPIDER和二次谐波频率分辨光学快门法(SHGFROG)测量超短脉冲相位和强度，搭建了SHGFROG测量装置，实验测得钛宝石飞秒激光系统(CoherentInc.)输出的超短脉冲的FROG描迹图，并用FRO

4、G重构程序反演出飞秒脉冲的相位和强度分布。主要工作包括以下几个方面：1.根据SPIDER实验原理和算法导出一种离散型的相位表达式，数值模拟SPIDER测量超短脉冲相位，使用离散型相位表达式重构出脉冲相位信息。2.详细讨论了FROG测量原理、算法，着重讨论了二次谐波频率分辨光学快门法(SHGFROG)的实验原理和算法，并数值模拟SHGFROG测量超短脉冲的强度和相位。3.讨论了实验装置中的时间延迟线原理，并制作一套延迟装置，讨论了BBO的透射率以及非线性效率，选择BBO作为实验倍频晶体，介绍了光谱仪的基本特点，使用光谱仪采集SHGFROG信号。4.搭建了SHGFROG测量超短脉冲系统

5、，并用它测量钛宝石飞秒激光系统输出的时域带宽120fs左右、中心波长在800nm附近的超短脉冲，生成SHGFROG描迹图，最终重构出超短脉冲的强度、相位信息。关键词飞秒激光；SPIDER；SHGFROG；BBO；延迟装置-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractFemtosecondlaserpulseshavehighpowerandultrashortpulsescharacters,andarewidelyusedinthefieldsofatmosphericanalysis,chemistry,opticalcoherencetomography,optical

6、shapemetrologyandspectroscopy.Thereforemeasurementoffemtosecondpulseshasbecomemoreandmoreimportant.Atpresent,themainmeasurementtechniquesareFrequencyResolvedOpticalGating(FROG)andtheSpectralPhaseInterferometryforDirectElectric-fieldReconstruction(SPIDER).TheadvantagesofFROGandSPIDERarethatampl

7、itudeandphasecanbedirectlyreconstructed.Inthispaper,weintroducedthebasicprincipleoftheSPIDERandFROG,andmadenumericalsimulationoffemtosecondpulsemeasurementusingSPIDERandSHGFROG.WehaveconstructedaSHGFROGmeasurementdevice,andobtainedexper