1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 淮阴工学院数理学院, 江苏 淮安 223001
利用频率分辨光学开关(FROG)法测量超短激光脉冲时,使用层叠成像算法能够实现脉冲的超分辨重建。将FROG法测量的迹图在频域中以矩阵形式表达,结合sinc函数在频率轴的延展性质,成功诠释了FROG法的相位编码原理,该分析为超短脉冲的超分辨恢复提供了理论支持。在此基础上,数值仿真演示了对FROG迹图的频率轴和延时轴同时进行欠采样的情形下,利用层叠成像算法实现的相位恢复结果。该结果有助于指导FROG的测量,提高测量的精度,减少测量时间。
激光光学 超短脉冲表征 相位编码 频率分辨光学开关 层叠成像算法
1 哈尔滨理工大学应用科学学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 黑龙江大学物理科学与技术学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
由于超短脉冲测量系统中存在透射元件,脉冲经过测量系统时将被展宽,因此测量结果中存在较大的误差。针对脉冲测量中被展宽的问题,设计了一种全反式超短脉冲测量系统,可实现对更短的超短脉冲的测量。所设计的系统利用菲涅耳双面镜产生时间延迟,利用柱面反射镜、薄晶体和光栅产生光谱,避免了系统中色散的产生。在满足采样率的前提下,对频率分辨光学开关(FROG)迹线采样范围进行分析,获得测量系统所需的时间延迟和倍频带宽,并以此为约束条件,推导了待测脉冲的脉冲宽度与菲涅耳双面镜和柱面反射镜参数的关系。
光学设计 超短脉冲测量 频率分辨光学开关系统 采样率 激光与光电子学进展
2019, 56(15): 152201
1 哈尔滨理工大学应用科学学院光电信息科学与工程系, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 黑龙江大学物理科学与技术学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
在分析实际频率分辨光学开关(FROG)迹线噪声来源的基础上, 设计了一种合理的去噪程序; 对含模拟噪声的FROG 迹线分别进行直接重建和去噪后重建, 两者均方值误差相差一个数量级, 证明了该去噪程序的有效性; 搭建了FROG系统, 获得了实际脉冲的FROG迹线, 通过对直接重建和去燥后重建的结果进行对比分析, 发现去噪后重建的脉冲更接近真实的脉冲, 证明了噪声处理的必要性。
超快光学 超短脉冲测量 频率分辨光学开关系统 噪声处理 激光与光电子学进展
2017, 54(9): 093201
利用光克尔效应和交叉相位调制效应，采用基于矩阵的主元素广义投影（PCGP）算法，提出了基于克尔晶体的频率分辨光学开关法（FROG）光学任意波形测量方案。建立了基于克尔晶体的FROG光学任意波形测量的理论模型，并对该方案进行了仿真研究，讨论背景噪声处理、门函数形状、门波形幅度对波形恢复的影响。仿真结果表明：该方案可以实现对光学任意波形的幅度和相位的准确测量；门脉冲采用矩形波形时，光学任意波形的测量准确性较高。
光学任意波形 频率分辨光学开关法 克尔晶体 广义主元素投影算法 optical arbitrary waveforms frequency resolved optical gating (FROG) Kerr crystal principal component generalized projects (PCGP)
Author Affiliations
Abstract
1 Kansai Photon Science Institute, National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology (QST), 8-1-7 Umemidai
2 Nuclear Science and Research Institute, Japan Atomic Energy Agency, 2-4 Shirakata Tokai, Ibaraki 319-1195, Japan
3 Department of Chemistry, Graduate School of Science, Tohoku University, Aramaki-Aoba Aoba-ku, Sendai 980-8578, Japan
We demonstrate that the methodology of frequency-resolved optical gating (FROG) is applicable to time-resolved reflection spectroscopy of a plasma mirror in the vacuum-ultraviolet (VUV) region. Our recent study [R. Itakura et al. Opt. Express 23, 10914 (2015)] has shown that a VUV waveform can be retrieved from a VUV reflectionspectrogram of a plasma mirror formed on a fused silica (FS) surface by irradiation with an intense femtosecond laser pulse. Simultaneously, the increase in the reflectivity with respect to the Fresnel reflection of the unexcited FS surface can be obtained as a time-dependent reflectivity of the plasma mirror. In this study, we update the FROG analysis procedure using the least-square generalized projections algorithm. This procedure can reach convergence much faster than the previous one and has no aliasing problem. It is demonstrated that a significantly chirped VUV pulse as long as 1 ps can be precisely characterized.(Grant No. ZE26B-27).
frequency-resolved optical gating frequency-resolved optical gating least-square generalized projections algorithm least-square generalized projections algorithm plasma mirror plasma mirror vacuum ultraviolet vacuum ultraviolet High Power Laser Science and Engineering
2016, 4(2): 02000e18
北京信息科技大学光电测试技术北京市重点实验室, 北京 100192
对频率分辨光学开关法(FROG)飞秒脉冲测量技术进行了综合阐述。在FROG 法基本原理分析的基础上，以测量技术原理发展变化为主线，介绍了三种不同瞬时响应非线性效应下—三阶非线性效应、二级非线性效应和交叉相位调制(XPM)效应，所构成的不同FROG 测量结构的研究现状和发展方向，并综合分析了三种分支技术的性能特点。对各种不同的FROG 测量结构进行了详细的比较，得到它们的优缺点及发展前景，为FROG 飞秒脉冲测量技术以后的发展提供研究思路和参考。
超快光学 飞秒脉冲 频率分辨光学开关 非线性效应 激光与光电子学进展
2015, 52(7): 070005
天津大学精密仪器与光电子工程学院， 光电信息技术教育部重点实验室， 天津 300072
报道了利用简化的频率分辨光学开关法快速测量飞秒激光脉冲，并形成反馈，控制液晶空间光调制器，补偿非线性光纤飞秒激光放大器输出脉冲的啁啾，获得了脉冲宽度74 fs的变换极限脉冲。
激光光学 简化的频率分辨光学开关 啁啾补偿 液晶空间光调制器 非线性光纤放大器 飞秒激光 中国激光
2012, 39(11): 1102003
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
从无光栅频率分辨光学开关(GRENOUILLE)的测量原理出发，分析了不均匀的光束空间轮廓导致行迹畸变的原因，并通过数值方法模拟了GRENOUILLE内部存在的数据一致性校验机制对这种影响的抑制作用。结果表明:不均匀光束空间轮廓对GRENOUILLE测量结果的影响并不显著；实际测量中更应避免的是使用过小的光束口径，它将导致行迹不完整，从而显著影响时间波形的测量结果。
飞秒脉冲测量 频率分辨光学开关 无光栅频率分辨光学开关 光束空间轮廓 femtosecond pulse measurement frequency-resolved optical gating grading-eliminated no-nonsense observation of ultr spatial beam profile
宜春学院物理科学与工程技术学院, 江西 宜春 336000
在详细分析频率分辨光学开关法(FROG)的基础上, 对几种类型的FROG迹线进行了模拟, 并运用Matlab软件编制程序还原出脉冲信息。用二次谐波型频率分辨光学开关法(SHG-FROG)测量了KLM钛宝石激光器的输出脉冲, 并运用算法进行了处理, 得到脉冲的振幅和相位信息, 与干涉自相关法的测量结果一致。
频率分辨光学开关法 飞秒脉冲 二次谐波 自相关 frequency-resolved optical gating(FROG) femtosecond laser pulse second harmonic generation(SHG) autocorrelation
中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
描述了一套二次谐波型频率分辨光学快门(SHG-FROG)装置，用于单次测量红外长波长超快激光脉冲的脉宽和相位信息。针对在该波段宽带的高损伤阈值介质膜镀膜困难，且价格昂贵的问题，采用两个半圆形全反平面银镜来代替传统的半透半反镜进行分光。同时改进后的光路可以减少测量误差，结构更加紧凑且便于调节。采用该装置对基于钛宝石参量放大的红外超快脉冲进行测试，得到当中心波长为1.8 μm时，脉宽为66.9 fs，谱宽54.5 nm，谱相中的二阶群延时色散(GDD)为202.9 fs2。
超快光学 频率分辨光学快门 红外 超快激光
