自参考光谱干涉法测量飞秒脉冲的研究进展

飞秒脉冲测量是飞秒激光技术中一项重要技术。介绍了最近出现的一种简单、高性能的飞秒脉冲测量新方法,即自参考光谱干涉测量法。对其研究现状和进展情况做了综述,并详细分析和比较了基于三种三阶非线性效应(交叉偏振波、自衍射、瞬态光栅)的自参考光谱干涉方法的优缺点,为以后相关的研究和应用提供一个综合性的参考。     

飞秒脉冲干涉自相关修正光谱的啁啾特性

为了测量飞秒激光脉冲啁啾,采用了一种对干涉自相关光谱作频谱修正的简单方法,得到干涉自相关修正光谱.利用该修正光谱对啁啾有很高灵敏度的特性,对高斯型强度分布的线性啁啾、平方啁啾脉冲进行了理论分析和实验验证,取得了修正光谱的下包络峰的高度与啁啾量对应关系、下包络峰的个数与啁啾次数对应关系.结果表明,根据干涉自相关修正光谱下包络的峰值,可估定啁啾的量值,根据干涉自相关修正光谱下包络峰的个数可以判断脉冲啁啾的次数.这一结果对精确地测量飞秒激光脉冲的微小啁啾量是有帮助的.     

飞秒激光脉冲二阶干涉自相关法测量及其精细结构研究

本文用二阶相干自相关法测量飞秒激光脉冲宽度，测量过程完全计算机控制 完成，测量精度达０．３飞秒。并分析了测量曲线的精细结构，发现其精细结构主要是由基频光相干场的振动频率所决定。     

飞秒激光脉冲二阶干涉自相关法测量及其精细结构研究

本文用二阶相干自相关法测量飞秒激光脉冲宽度，测量过程完全由计算机控制和完成，测量精度达０．３飞秒。并分析了测量曲线的精细结构，发现其精细结构主要是由基频光相干场的振动频率所决定。     

光谱相位相干技术测量飞秒脉冲的倍频误差

从理论上推导了第Ⅱ类相位匹配下宽带飞秒脉冲的二次谐波光场,分析输入飞秒脉冲的非共线相位匹配方式、脉冲带宽引起相位失配与群速失配对测量的影响。结果表明,为了消除飞秒脉冲的带宽影响,需要对测量记录的光强乘以一个调制因子;测量相位误差与非共线相位匹配的夹角和晶体长度成正比;相位失配与群速失配产生相位测量误差,且第Ⅱ类相位匹配方式下脉冲附加相位值较大;强度和相位误差需要在脉冲重建结果中补偿。     

用改进的光谱相位相干直接电场重构法装置测量飞秒激光脉冲的相位

在对光谱相位相干直接电场重构法(SPIDER)硬件和软件进行深入研究的基础上,建立了光谱相位相干直接电场重构法测量系统。测量装置中,利用厚度为50μm的非线性晶体(BBO)来保证测量装置的带宽,并对分束镜进行改进,使之引入色散减小。自行开发了一套基于Labveiw软件的光谱相位相干直接电场重构法测量系统,并能够用于实时测量。其中在还原算法中以脉冲对倍频干涉条纹中的ωτ作为线性快变项,并只对具有干涉条纹部分的频率范围进行还原相位,大大提高了光谱相位相干直接电场重构法测量的精度。用此系统测量了钛宝石激光振荡器的输出脉冲特性,并与干涉自相关比较,证实了测量的准确性。     

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.     

用干涉自相关包络宽度测量超短激光脉冲啁啾

为了测量超短激光脉冲啁啾值,提出了一种用2次干涉自相关包络宽度测量啁啾值的简单方法。利用2次干涉自相关包络宽度对啁啾有很高的灵敏度、含有不同啁啾量的超短激光脉冲有不同的包络宽度的特性,通过对高斯型强度分布的线性、平方及立方啁啾的干涉自相关包络函数进行了理论分析,得到包络宽度与啁啾量值之间的对应关系。采用干涉自相关2次谐波检测系统对加浓染料激光器输出的含有啁啾的脉冲进行测量,其干涉自相关包络宽度为1.15,被测超短激光脉冲啁啾为1.0。结果表明,根据含有啁啾的干涉自相关曲线两翼的特征,可判断啁啾阶数,再根据包络宽度与啁啾值的对应关系,可估定啁啾量值;用干涉自相关包络宽度能容易地测量超短激光脉冲的啁啾量值。     

不对称干涉自相关测量超短激光脉冲啁啾方向

提出了测量超短激光脉冲混合啁啾方向的方法。这种方法是基于混合啁啾方向随干涉自相关(IAC)信号不对称性及超短激光脉冲光谱不对称性的变化而变化。据此,得到用(IAC)包络差值信号及超短激光脉冲光谱判断线性啁啾与平方啁啾的方向。采用IAC二次谐波检测系统对加浓染料激光器输出的脉冲进行了测量,获得了被测超短激光脉冲的线性啁啾值及平方啁啾值的正与负。从而实现了对超短激光脉冲混合啁啾方向的测量。     

基于光学频率梳光谱干涉实现水的群折射率测量

基于光学频率梳的光谱干涉,本文提出了一种水的群折射率的测量方法,可以高精度地测量水的群折射率;分析了水的群折射率的测量原理;搭建了基于518 nm光学频率梳的实验装置,进行了群折射率的测量实验;实验结果表明,本文提出的测量方法可以实现水的群折射率的高精度测量;与参考值比对的结果表明,测量不确定度在10-5量级。     

相位型空间光调制器的自参考标定方法

相位型空间光调制器(SLM)是一种对光的相位信息进行定量调控的器件.由于制造和使用过程中的一些不确定因素,需要标定SLM的相位调制,即输入灰度和输出相位的响应(LUT).本文介绍了基于自参考光路的SLM相位调制标定方法.通过在SLM上产生光栅相位,光栅的衍射级次作为参考光,与标定区域的光干涉、形成干涉图.利用傅立叶频谱...     

光谱调制对飞秒脉冲自相似放大系统的影响

采用数值模拟的方法,研究了周期性光谱调制对飞秒脉冲自相似放大的影响。构建了叠加光谱调制的飞秒脉冲自相似放大的理论模型,分析任意相移量、调制深度和调制周期等参量变化对自相似放大系统的影响。结果表明,任意相移量虽然会改变被调制后光谱具体形状,但不会影响自相似放大的时域结果;调制周期较大时,子脉冲和主脉冲重叠,对自相似放大过程和结果造成一定程度的破坏;调制周期较小时,主脉冲独立放大,基本不会被子脉冲影响,这一结论在调制深度改变时依然成立。     

光反馈自混合干涉位移测量算法

为了实现光反馈机制下位移的测量,研究设计了基于非线性最小二乘法的位移测量算法.本文采用了光反馈自混合技术和梯度最优算法,可以达到数据理论的最佳拟合.同时给出了梯度迭代公式,参量迭代时引入了可变步长,从而实现位移的精密测量.针对不同情况,做了大量计算机仿真并给出仿真结果.结果表明该算法参数估计精度较高,不受参数初值选取的影响,且抗噪性能较好.     

适度反馈下半导体激光器自混合干涉效应与微振动测量研究

根据光反馈自混合干涉效应的基本理论模型,通过求解适度反馈下的相位方程,讨论了半导体激光器的运行模态及特性,并搭建自混合干涉测量实验系统进行实验研究,与模拟仿真结果进行对比分析。在此基础上,实验研究表明扬声器的振幅与驱动电压成良好的线性关系。     

基于栈式自编码神经网络对高光谱遥感图像分类研究

为了有效利用高光谱遥感图像中的波段信息,提高高光谱遥感图像分类的精确度,本文提出了基于栈式自编码神经网络(Stacked Autoencoder,SA)对高光谱遥感图像进行分类.栈式自编码神经网络充分利用高光谱图像中的光谱信息,对其进行相应特征提取,避免了相邻信息间的相关性和信息的冗余,本方法采用无监督学习和监督学习相结合,既可以像传统方法那样进行降维,简化相关的计算复杂度,同时在分类精度上有很大地提高.     

基于光反馈自混合干涉的位移测量算法设计及滤波

为实现适度光反馈机制下位移的测量,研究设计了基于相位解卷的位移测量算法。为了提高测量精度,对光反馈自混合干涉信号进行了预处理,重点研究了光反馈自混合干涉信号的滤波问题。通过仿真和实验,验证了本文方法的可行性。在光反馈自混合干涉位移测量系统中,使用本文所设计的方法可以重构出高精度的物体振动轨迹。     

SSCDenseNet:一种空-谱卷积稠密网络的高光谱图像分类算法

基于深度学习的高光谱遥感图像地物分类是目前研究的热点.但由于其参数规模大以及结构复杂,深度网络通常需要大量训练样本和较长训练时间,如何在小规模样本下建立深度学习监督分类模型是需要解决的关键问题.本文提出了一种小规模样本下高光谱图像分类的空-谱卷积稠密网络算法,称为SSCDenseNet,其包含三种新颖的架构策略：（1）空-谱分离卷积,即采取光谱维一维卷积和空间维二维卷积的分离卷积结构构成隐层单元,并通过多个隐层单元堆叠构造深度网络;（2）隐层单元中使用批归一化,减少数据协方差漂移及加速网络训练;（3）隐层单元间构建稠密连接,缓解梯度消失问题并实现特征复用.通过Indian Pines、Pavia University与Salinas数据集进行综合测评,表明该方法优于若干最新深度学习方法,特别在小规模样本下具有优异的分类性能.     

用于飞秒激光绝对距离测量的法布里-珀罗标准具的设计与实现

法布里-珀罗标准具是许多经典和现代光学领域中非常重要的器件之一.设计了一种简单稳定的空气隙法布里-珀罗标准具,作为飞秒脉冲激光器绝对距离测量光谱分辨干涉法的核心器件.将法布里-珀罗标准具放置在迈克耳孙干涉仪两路光束会聚出光处,滤出飞秒激光光学频率梳的梳齿,通过光谱仪精确地监测出飞秒脉冲激光器绝对距离测量干涉信号的光谱功...     

实时显示干涉(8:1)自相关器

报道了一种可实时测量超短激光脉冲宽度及啁啾特性的干涉(8:1)自相关器.扫描频率为1～20Hz.测量误差小于3fs.主要用于自锁模Ti:Al_2O_3.Cr:LiSGAF等各种飞秒激光器光脉冲宽度的实时测量.