光谱位相干涉仪参数的优化选取

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1、第)#卷第!期"$$’年!月物理学报CDE&)#，BD&!，-FGHFIJ，"$$’!$$$1#"0$="$$’=)（#$!）=$!!’1$)>?5>7@A48?>48B8?>!"$$’?KLG&7KJM&4DN&"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""光谱位相干涉仪参数的优化选取!!）!）"）!）!）!）柴路何铁英杨胜杰王清月张志刚!（）天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室，国家教育部光电子信息技术科学重点实验室，天津#$$$%"）"（）天津大学理学院，天津#$$$%"）（

2、"$$"年!!月"%日收到；"$$#年#月%日收到修改稿）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!、频率剪切量"和展宽器色散#!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!；而!的改变所引起的"的改变又限制了!的选取范围；在此情况下只有适当调整#!才能在!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!"##：’"()*，’"($+论，通过进行数值模拟，重点研究了以上三个参数之!2引言间的关系，以及它们对测量误差的影响&特别是确定出对于不同宽度的脉冲最佳!的选取范围，以及展随着飞秒脉

3、冲激光技术的发展和应用领域的扩宽器色散#!对4789:*测量范围的限制&这对于实大，对飞秒脉冲的产生、放大、传输和整形特性的理际测量有直接指导意义&［!，"］论和实验研究更加深入&不论在基础研究和应用实践中，对飞秒脉冲时空特性的诊断都是十分重要"24789:*的基本理论的&因此，飞秒脉冲的测量技术已经成为促进飞秒激光技术发展的关键技术之一&自"$世纪0$年代中$%&’(!)*+,装置的原理期以来，人们已经发展了几种能够对飞秒脉冲进行［!!］全面诊断的测量技术，如频率分辨光学开关法图!是4789:*装置的原理图&首先，待测脉［#］［’］（+*3/）、光谱和时间分辨上转换法

4、（45*65）、光冲进入4789:*装置后，经分束镜分为两路&其中的［)］谱位相相干直接电场重构法（4789:*）、交叉位相一路再经迈克尔孙干涉仪分为两束完全相同的具有［(］［%］调制法（;7<）和时间分辨光学开关法（5*3/）时间延迟!的脉冲，另一路脉冲经展宽器展宽，赋等&但是，在飞秒脉冲测量技术中，国际上目前仍然予线性的正啁啾&然后，脉冲对与被展宽（啁啾）脉冲［,］是+*3/和4789:*的两分天下&与其他方法相同时进入非线性晶体进行频率上转换，由于时间延比，4789:*对脉冲能量要求不高，可以直接测量从迟!及啁啾的存在，使得两束脉冲与展宽脉冲在不激光振荡级输出的脉

5、冲，尤其是它重构脉冲位相的同的频率上和频，因此，两束脉冲和频后在频域产生［0］算法简单快捷，可以作为实时测量的工具&然而，一个频差，被称为光谱剪切量，用符号"表示&在这［!$］通过理论和实验研究发现，4789:*的测量精度里，非线性频率合成模拟了一个线性时间位相调制与三个主要参数：时间延迟!、频率剪切量"和展器&最后，光谱仪记录下带有光谱剪切量"的脉冲宽器色散#!有密切关系&因此，如何选取最佳控制参对的干涉谱&再将干涉谱输入到计算机中，并用4781数，确定合理的测量范围是减小测量误差的关键&9:*的反演算法处理就可以得到入射脉冲的光谱本文基于4789:*还原飞秒脉冲电场

6、的基本理位相&!国家自然科学基金（批准号：($!%,$$%），天津市自然科学基金（批准号：$$#,$$(!!），国防预研基金（批准号：$#-.!’$!），国家重点基础研究专项经费（批准号：/!000$%)"$!1"），教育部高等学校骨干教师资助计划资助的课题&!期柴路等：光谱位相干涉仪参数的优化选取!!@图!"#$%&’装置原理图!"!#$%&’()重建位相的反演算法图5光谱干涉图的傅里叶变换及滤波图(是模拟的光谱剪切干涉图，条纹间隔为(!)然后减去线性项!"，就得到一系列的位相差［!!］+!*其数学表达式为!（"）,-!"（"(）-(%（"+）"$"（"+）.$"（"

7、+.#）*（5）++.#）-/-!"（"+由此，通过位相连接，重构出以光谱剪切量#/(-!"（"+.#）--!"（"+）-为间隔的光谱位相*对重构的光谱位相及强度再做0+1［2$"（"+.#）.$"（"+）.!"+］，（!）傅里叶变换就还原出待测脉冲的时域位相及振幅*#,.!)($#*（(）56光谱位相干涉仪参数的优化选取在"#$%&’装置的设计中，三个参数的选取极为重要：脉冲对的时间延迟!，光谱剪切量#及展宽器的二阶色散&#*!与#均有各自的限制条件，而且两者通过（(）式与展宽器色散联系在一起*因此，这三个参数互相之间是关联的*首先，图