SPIDER光谱相位干涉议的实现及相关理论分析

建立了光谱相位相干直接电场重建法(SPIDER)测量飞秒脉冲相位的实验装置,并对一台啁啾镜色散补偿的掺钛蓝宝石飞秒激光器输出脉冲的光谱相位进行了实际测量.基于SPIDER装置中BBO晶体的光谱滤波效应的理论模型,计算了不同厚度BBO晶体的和频效率带宽,确定了对应不同待测脉冲宽度,BBO晶体应选择的厚度范围.     

用光谱位相相干电场重构法还原飞秒脉冲相位

基于光谱相位相干直接电场重建法(SPIDER)测量飞秒激光脉冲的基本原理和重构相位的反演算法,数值模拟了SPIDER技术重构飞秒脉冲相位的过程,分析了非线性晶体、时间延迟τ、光谱剪切量Ω的选取原则。以高斯型线性啁啾脉冲为例,还原出了脉冲的位相,得到不同的待测脉冲重构出的最佳位相曲线具有不同的最佳延迟时间和光谱剪切量。     

基于SPIDER法测量飞秒脉冲的数值计算与模拟

为了测量飞秒脉冲的振幅和相位,采用光谱相位相干电场重构法(SPIDER)的光谱图数值分析公式,对高斯强度分布的线性啁啾脉冲、立方相位啁啾脉冲进行数值计算与数值模拟,并重构出飞秒脉冲的光谱相位,其模拟的结果与理论符合较好,光谱相位相干电场重构法能完全测量飞秒脉冲的振幅和相位.     

基于小波变换的超短脉冲相位回归

针对频率分辨光学门法(FROG)要用傅里叶变换迭代算法耗时较长不利于实时检测的缺点,及光谱相位相干直接电场重构法(SPIDER)中用传统傅里叶方法滤波过程会产生相位噪声的缺点,提出了用小波变换回归相位的方法。对FROG迹线进行时-频分析直接提取脉冲相位,从SPIDER方法的光谱干涉条纹的小波变换中直接读取相位,对两种方法的小波变换进行了数学模拟,并与傅里叶变换结果进行对比,得到:小波变换能准确地回归超短脉冲相位。最后采用SPIDER方法测量了KLM钛宝石激光器输出脉冲的光谱干涉条纹,并用小波变换和傅里叶变换重建了光谱相位,消除了窗口滤波引入的噪声,证明了方法的正确性和可靠性,更适用于超短脉冲的评价。     

光谱相位相干电场重建法的准确相位还原

基于光谱相位相干直接电场重建法(SPIDER)原理,提出采用小波变换和傅里叶变换两种算法互校的方式,确定小波变换法的形状因子和傅里叶变换法的滤波窗口宽度,当两种算法的还原结果一致时,就实现了SPIDER的准确相位还原.通过自制的SPIDER测量仪和自编的SPIDER相位还原软件,实现了对复杂相位的准确还原.     

飞秒激光光谱位相干涉仪的数值模拟与分析

对用光谱位相相干直接电场重建法 (SPIDER)测量飞秒光脉冲啁啾特性的光谱位相干涉仪进行了数值模拟 ;对假设具有不同类型啁啾的飞秒脉冲进行光谱位相重构 ,还原出时域脉冲强度包络和位相 ,并与实验结果进行了比较     

光谱相位相干直接电场重构法测量飞秒脉冲的适用性问题

分析了现有光谱相位相干直接电场重构法(SPIDER)系统的一个缺点,即需预先估计待测脉冲的特性,来设定合适的系统参数.因而其适用范围受到一定限制,特别是在测量啁啾脉冲时容易出现偏差.实验用SPIDER系统分别测量了钛宝石飞秒激光器输出的脉冲及其经BK7玻璃块展宽得到的啁啾脉冲,测得啁啾脉冲的宽度为295 fs,作剪切量修正后测得脉宽为322 fs,后者更接近理论预期的313 fs.这表明SPIDER系统测量啁啾脉冲时,如果色散器提供的色散量不够大,会出现一定程度的偏差.通过补充记录两个和频脉冲的光谱,修正实际的剪切量,可有效减小误差,但问题仍未完全解决.     

BBO晶体厚度对光谱相位干涉仪性能的影响

基于光谱相位相干直接电场重建法(SPIDER)测量飞秒激光脉冲的原理,建立了BBO晶体光谱滤波作用的计算模型,数值模拟了不同参数BBO晶体的视频效率带宽,给出了对于不同宽度的待测脉冲及应选取的：BBO晶体的厚度范围,并在实验中给予验证。结果表明：对于20fs的脉冲,可采用厚度为50μm的BBO晶体;而对于50fs的脉冲,采用100μm厚的BBO晶体就已经能够满足其谱宽的要求。     

能同时实现光谱位相相干电场重构法和频率分辨光学门法的系统

从光谱位相相干电场重构法(SPIDER)和频率分辨光学门法(FROG)的原理和算法出发,建立了一个光路系统,在同一系统上可实现FROG方法脉宽的精确测量和SPIDER方法相位的快速检测,保留了两种方法的优点.对KLM钛宝石激光器输出的脉冲的光谱位相进行了实际测量和分析,说明了装置和算法的有效性,且脉冲检测精度优于0.1 fs.     

飞秒相干态相位光谱的原理,技术与应用

凝聚态物质体系中飞秒量级相干态相位特性的研究，无疑是光学瞬态相于过程和相干控制的研究的重要发展方向．最近，由于稳定的飞秒固体激光器的发展，使人们能够在飞秒和亚飞秒尺度研究相干态的相位动力学特性．非线性四波混频（FMM）是用飞秒脉冲研究超快弛豫和相干退相过程最常用的方法，Big。t等人用该法研究了GaAs量子阱中激子相干辐射的超快相位动力学，所测量的FMM信号表明存在非线性的相移．最近，我们用飞秒脉冲对激发半导体GaAs样品，研究了液氦温度下GaAs带边激发的相干瞬态过程，得到了自由感应衰减信号和时间分辨的相位光…     

线性啁啾脉冲频谱干涉特性的模拟研究

为了研究宽带脉冲因受外界瞬态扰动而引起的相移随频谱变化的规律,利用啁啾脉冲与扰动在频域上的卷积特性,采取将频谱干涉技术和线性啁啾脉冲相结合,当两束线性啁啾脉冲在频率域相遇时,相同的频谱成分产生干涉,从其干涉图中得到随脉冲频谱变化的相对相移。根据傅里叶变换的频谱干涉技术,对从两束线性啁啾脉冲的频谱干涉图中提取相移进行了数值模拟。结果表明,对假设具有不同类型的相移进行重构,还原出随频谱变化的相位扰动。这一结果对超快光学中的瞬态测量是有帮助的。     

基于小波分析的光谱相干电场法的误差分析

为了更精确地评价超短脉冲的特性,利用小波变换的时间频率联合分析和多尺度分析特性,将小波变换应用于光谱位相相干电场重构法（SPIDER）,对给定脉冲进行了数值模拟,讨论了小波函数的形状因子对还原误差的影响,确定了形状因子的选取原则,采用与傅里叶变换互校的方法来找到合适的形状因子来减小形状因子对还原结果的影响。最后对KLM钛宝石激光器输出的脉冲采用SPIDER法进行了测量,并与傅里叶变换结果进行了比较,证明了方法的准确性和可行性。     

飞秒脉冲测量技术的新进展

本文综述了超快激光领域中测量技术的最新发展，特别详细地论述了目前国际上公认的测量脉冲位相的2种标准方法；FROG和SPIDER的基本原理、实验构成和性能比较。     

Self-referencing spectral interferometry for measuring ultrashortoptical pulses

This paper describes a novel self-referencing interferometric method for measuring the time-dependent intensity and phase of ultrashort optical pulses. The technique, spectral phase interferometry for direct electric-field reconstruction (SPIDER), measures the interference between a pair of spectrally sheared replicas of the input pulse. Direct (noniterative) inversion of the interferogram yields the electric field of the input pulse without ambiguity. The interferogram, which is solely a function of frequency, is resolved with a spectrometer and recorded with a slow detector. Moreover, the geometry is entirely collinear and requires no moving components. This paper describes in detail the principle of operation, apparatus, and calibration of SPIDER and gives experimental examples of reconstructed pulses     

用SPIDER法测量15 TW/35 fs强激光系统的脉冲输出特性

利用光谱位相干涉直接重构光脉冲的方法 (SPIDER) ,对最近建成的 15TW 35fs台式掺钛蓝宝石超短超强激光系统的输出脉冲特性进行了测量。测量内容包括输出脉冲的相对位相分布和脉冲强度随时间的变化情况。结果显示 ,输出脉冲具有好的相对位相分布 (各光谱之间相对位相差 <2π) ,输出脉冲半高宽为 33fs,表明此系统的脉冲输出已经达到了设计的要求。     

数字信号处理在雷达相噪测量中的应用

随着通信和雷达的发展,脉冲信号的相位噪声成了影响整个系统性能的重要因素之一,采用传统模拟相位检波法测量脉冲信号相位噪声是一个非常大的挑战,因为这样的测试系统非常复杂,并且在测量相位噪声之前需要非常繁琐的校准程序,先进的正交数字相位解调和幅度解调技术能很好地解决这个问题。采用正交数字相位解调和幅度解调技术的系统不需要相位检波器和复杂的校准程序,利用极低噪声的参考源和互相关技术,提高了系统动态范围和测量灵敏度,实现了一键式精密测量脉冲相位噪声和调幅噪声。