飞秒激光脉冲特性表征的自衍射技术研究

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1、理学硕士学位论文飞秒激光脉冲特性表征的自衍射技术研究CHARACTERISTISOFFEMTOSECONDLASERPULSEBYUSINGTECHNOLOGYOFSELF-DIFFRACTION于国洋哈尔滨工业大学2007年7月国内图书分类号：O433国际图书分类号：535理学硕士学位论文飞秒激光脉冲特性表征的自衍射技术研究硕士研究生:于国洋导师:杨延强教授申请学位:理学硕士学科、专业:凝聚态物理所在单位:理学院答辩日期:2007年7月授予学位单位:哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O433U.D.C.:53

2、5DissertationfortheMasterDegreeinScienceCHARACTERISTISOFFEMTOSECONDLASERPULSEBYUSINGTECHNOLOGYOFSELF-DIFFRACTIONCandidate:YuGuoyangSupervisor:Prof.YangYanqiang AcademicDegreeAppliedfor:MasterofScience Speciality:CondensatematterPhysics Affiliation：SchoolofScienceJ

3、uly,2007DateofDefence:HarbinInstituteofTechnologyDegree-Conferring-Institution:哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要近年来由于人们对超短脉冲激光器件和锁模技术的研究，脉冲宽度为几十飞秒（fs）的超短脉冲激光器的应用已经得到了推广。由此极大的推动了非 线性光学、超快反应动力学、微生物探测的发展，使人们对极短时间内发生 的超快过程有了充分的了解。随着飞秒激光器的广泛应用，飞秒激光脉冲的 测量技术也越来越受到人们的重视。测量激光脉冲对实验来说有着指导性作

4、用，找到一种精确的测量脉冲的 方法可以用来验证脉冲产生理论模型的正确性；在实验中至少要知道脉冲的 宽度才能够定性的处理时域上的问题，在很多对于分子振动能级研究的实验 里脉冲质量的好坏对实验结果的影响很大，因此在实验室中建立一种方便、 直观、快速的测量超短脉冲的方法是非常有意义的。目前，测量激光脉冲特性的方法有很多，如频率分辨光学开关方法（FROG）、直接测量法和双光子 荧光法。我们采用的是FROG中的自衍射构型来测量飞秒激光脉冲，其基本 原理为两束光同时入射到具有很强非线性吸收的样品的表面上，当它们同时 满足时间重合和空间

5、重合在样品表面形成瞬态光栅，瞬态光栅又将其中一束 光衍射形成衍射信号，随着入射的两束光时间重合交叠区域的不同，衍射信 号的强度也随之改变，利用这一特点可以得到激光脉冲的脉冲宽度及相干特 性。与其他方法相比自衍射方法的优点在于它不仅方法简单，信号强度高比 较容易探测，而且可以对任何波长的激光脉冲进行测量。在实验中,我们利用了自衍射方法测得了飞秒脉冲的宽度、频谱宽度和相干时间等脉冲的基本特性参量。为了验证自衍射方法的正确性，我们搭建了最常用的二次谐波方法（SHG）平台测量同一台激光器并与自衍射方法所测 得结果进行比较分析。两种

6、方法得到的实验结果在误差允许范围内是一致的, 从而证明了FROG方法中自衍射方法的正确性和可行性。并且我们在数据处 理阶段用小波变换方法代替了传统的广义投影算法来得到脉冲的啁啾信息，真正实现了对超短脉冲快速、直观的进行测量。关键词自衍射；飞秒脉冲；频率分辨光学开关-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractInrecentyears,theapplicationoflasersproducingfemtosecondduration pulsehasbeenextended,duetothedevelopmento

7、flasermoduleandtechnology ofmode-locked.Itpromotestheprogressofthenonlinearoptics,untrafastreaction kinetics,andmicrobedetection.Thusitletspeopleunderstandtheuntrafast processinuntrashorttimeadequately.Alongwiththedevelopmentoffemtosecond lasersystem,peopleattachi

8、mportanttothemeasurementoffemtosecondpulse moreandmore.Preciseknowledgeofthepulsepropertiesisnecessaryforverifying theoreticalmodelsofpulsecreation.Inex