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激光脉冲的测量技术及分析

作　者: 邓杨保
导　师: 杨华
学　校: 湖南大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 超短脉冲自相关互相关同步群速度失配
分类号: TN247
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

超短光脉冲作为极短的时间探针在化学、生物学、医学、物理学、等离子体物理等各个领域已成为重要的研究工具。越来越多的研究表明,分析研究光脉冲(如皮秒或飞秒脉冲)的精细结构是许多研究工作的关键。本文在研究长脉冲的时域精细结构测量方面,取得了如下主要成果：对于脉冲的测量已经有多种方法,如自相关法、频率分辨光学门法(FROG)、光谱相位相干直接电场重构法(SPIDER)等。自相关法不能测量脉冲的时域精细结构,FROG和SPIDER这两种方法能够测量脉冲的强度和相位特性,可以精确地测量超短脉冲的形状。但是,FROG和SPIDER这两种方法的实验操作比较复杂,而且还需要复杂的程序运算。我们提出一种基于同步超短脉冲来测量长脉冲时域精细结构的方法,该方法具有操作简单、方便、测量精度高等优点。它主要是利用飞秒量级的同步超短脉冲作为探针,在非线性晶体中与皮秒量级的长脉冲非线性和频作用产生互相关信号,该方法不仅可以测量长脉冲的宽度,而且可以测量长脉冲时域的精细结构。在实验上利用脉宽为100fs的探测光测量了皮秒Nd:YLF激光脉冲的时域波形,实验结果验证了该方法的正确性和可行性,并讨论了群速度失配对测量结果的影响。还利用自相关仪FR-103XL搭建了一个自相关实验,测量了由Nd:YAG激光器发出的中心波长为800nm飞秒脉冲的脉宽,测得其脉冲宽度为115.6fs,与800nm飞秒脉冲的实际脉宽基本一致。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
插图索引  9-10
附表索引  10-11
第1章绪论  11-21
  1.1 超短脉冲的发展及应用  11-13
    1.1.1 超短脉冲的发展历史  11-12
    1.1.2 超短脉冲的应用  12-13
  1.2 皮秒脉冲测量技术的介绍  13-16
    1.2.1 直接测量方法  13-14
    1.2.2 间接测量方法  14-16
  1.3 飞秒脉冲测量技术的介绍  16-19
    1.3.1 FROG方法简介  16-17
    1.3.2 SPIDER方法简介  17-19
  1.4 阿秒脉冲测量技术的介绍  19
  1.5 本文框架  19-21
第2章飞秒脉冲形状的测量  21-37
  2.1 FROG基本原理和迭代算法  21-22
  2.2 SPIDER基本原理和还原相位算法  22-25
  2.3 强度自相关法基本原理  25-27
  2.4 二次谐波的产生  27-33
  2.5 自相法测量飞秒脉冲的形状  33-35
    2.5.1 利用自相关法测量飞秒脉冲形状的实验装置  33-35
    2.5.2 实验结果及分析  35
  2.6 本章小结  35-37
第3章皮秒脉冲形状的测量  37-44
  3.1 基于同步超短脉冲测量皮秒脉冲时域精细结构  37-41
    3.1.1 实验方法和装置  38-40
    3.1.2 实验结果及分析  40-41
  3.2 群速度失配对测量结果的影响  41-43
  3.3 本章小结  43-44
总结与展望  44-45
参考文献  45-49
致谢  49-50
附录A 攻读硕士学位期间发表论文目录  50

激光脉冲的测量技术及分析

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