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)
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
1 哈尔滨工业大学光电科学系, 山东 威海 264209
2 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
从理论上和实验上对飞秒激光脉冲通过散射表面后的时域特性进行了研究分析。用频率分辨光学开关法对通过散射表面前后的飞秒脉冲进行了测量和对比。理论分析和实验结果表明, 由于散射表面对飞秒脉冲的散射导致飞秒脉冲的展宽和形状的畸变。输入脉冲在时间相关函数的半峰全宽为64 fs; 透射脉冲在时间相关函数半峰全宽的平均值为117 fs。对透射脉冲场的统计特性进行了讨论, 透射脉冲场实部和虚部的概率函数分布遵从高斯函数分布; 强度的概率分布遵从指数分布规律; 给出了入射飞秒脉冲强度的自相关函数分布和飞秒时域散斑场强度的互相关函数分布的实验结果, 并且对二者的时间相关函数进行了讨论。
散射 时域特性 频率分辨光学开关法 飞秒脉冲 散射表面
为了对二次谐波型和偏振开关型频率分辨光学开关法测量超短光脉冲的研究，利用矩阵的方法对实验系统中几种常见超短光脉冲的二次谐波－频率分辨光学开关和偏振开关－频率分辨光学开关光谱图进行了数值模拟，并采用基于矩阵的主元素广义投影算法从数值模拟的二次谐波－频率分辨光学开关光谱图中恢复了脉冲的振幅和相位，误差达到收敛的标准(G＜10－4)。结果表明，频率分辨光学开关能够精确地测量超短光脉冲。
超快光学 脉冲测量 二维相位恢复 频率分辨光学开关法 ultrafast optics measurement of pulses two-dimensional phase retrieval frequency-resolved optical gating
哈尔滨工业大学 光电科学系(威海)，威海 264209
为了获得更高的时间分辨率，更短的飞秒脉冲，采用双棱镜和一个平面镜结构对飞秒激光脉冲进行腔外压缩，构建了一台二次谐波频率分辨光学开关装置，对谐振腔输出的飞秒脉冲及压缩后的脉冲进行了测量，取得了脉冲压缩前和压缩后的实验数据，压缩前脉冲的宽度为89fs，脉冲的时间带宽积为0．9096，误差为2．4‰，输入脉冲的平均功率约为480mW；脉冲压缩后的测量结果为22fs，光谱宽度为43nm，时间带宽积为0．44203，误差为1．1‰，压缩脉冲的平均功率约为250mW。压缩比为4∶1，高于有关文献的报道。结果表明，该装置实现了飞秒脉冲腔外压缩，对获得更短的飞秒脉冲是有帮助的。
超快光学 脉冲压缩 脉冲测量 频率分辨光学开关法 ultrafast optics pulse compression pulse measurement frequency-resolved optical gating
1 哈尔滨工业大学威海校区光电科学系, 山东 威海 264209
2 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
采用反射式达曼光栅对飞秒激光进行分束,可以避免材料色散的影响。搭建了利用反射式1×2达曼光栅为基础的频率分辨光学开关(FROG)装置,并把测量结果与传统多发频率分辨光学开关装置的测量结果进行了对比。理论和实验结果表明,当输入脉冲宽度大于50 fs时,用达曼光栅作为分光器和使用分光镜分光的效果是一样的;当输入脉冲的宽度小于50 fs时,用达曼光栅作为分光器引入的展宽量明显小于分光镜引入的展宽量,尤其是当输入脉冲的宽度小于20 fs时用达曼光栅作为分光器的效果更为突出。
光栅 飞秒激光 频率分辨光学开关法 达曼光栅
1 哈尔滨工业大学威海校区光电科学系, 威海 264209
2 威海职业学院, 威海 264200
3 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学实验室, 上海 201800
阐述了频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的原理，详细分析了模式尺寸效应和非线性效应对飞秒脉冲测量的影响。构建了一台用于飞秒脉冲测量的二次谐波-频率分辨光学开关装置，利用该装置对谐振腔输出的飞秒脉冲及压缩后的脉冲进行了测量。得到了飞秒脉冲的时间宽度及光谱宽度、电场及其相位在时域和频域的详细信息。谐振腔直接输出脉冲的时间宽度为56 fs，光谱宽度为27 nm，时间带宽积为0.686，算法中的最小误差为0.001792。脉冲压缩后的测量结果为27 fs，光谱宽度为92 nm，时间带宽积为1.27，算法误差为0.0093289。
飞秒激光 脉冲测量 频率分辨光学开关法
