超短脉冲的测量

　　判断一种光脉冲测量技术优劣的基本标准，就是看其能否完整而精确地检测出光脉冲本身所具有的全部信息。脉冲宽度、形状及其惆啾特性是能完全决定一个光脉冲的必要而且充分的参数。超短光脉冲的探测过程也就是设法决定超短光脉冲的上述三个参数的过程，只不过由于脉冲的超短时间特性而使实时探测成为不可能，而必须采用非实时的探测方法以间接获得脉冲参数。

　　如果脉冲波形已知，则由二次相关测量法〔1-4〕可简单地测得脉冲宽度，但却无法获得脉冲的形状和凋啾特性。Diels[5]等利用脉冲频谱，强度自相关和干涉自相关之间的迭代拟合，高精度地完成了fs脉冲的形状、脉宽和惆啾诸参量的测量。但必须事先对脉冲进行波形假设，因而这种拟合方法对于复杂波形较难实现;郭凤珍等团注意到频域中与频谱和惆啾因子之间的依赖关系，提出另一种拟合方法。通过假定惆啾因子(线性和非线性的)，由脉冲的频谱分布利用数值计算获sHG曲线及对应的脉冲轮廓，然后用逼近法与实验sHG曲线相比较，得到最佳拟合时的脉冲波形和脉宽，并由此时的惆啾因子获得脉冲的惆啾信息。该方法只需利用脉冲的sHG曲线和频谱，即可实现脉冲的诸参量测量。但其测量精度值得探讨，且对惆啾因子的假设缺乏必要的量的依据，只能通过假设和逼近逐步摸索而得。Yan等〔7〕对待测超短光脉冲E2(t)进行一已知的可逆的变换(一般在频域中变换)得到变换后的脉冲E1(t)，然后利用变换前后脉冲的干涉互相关信息进行适当的处理可高精度地重构光脉冲。但是干涉测量的条件极为苛刻，为了提供有效的结果，干涉测量中要求亚波长的准确性，这是很困难的。

　　事实上，如果知道了幅度谱和相位谱，就可由傅里叶变换获得超短脉冲的所有信息。幅度谱正好是功率谱的平方根，功率谱可以简单地测量，困难的是相位信息通常只出现在干涉测量中〔5〕。我们采用傅里叶滤波，合成一个以某种方式带有相位信息的脉冲，然后再由此光

脉冲与直接来自于激光器的参考光脉冲互相关，由互相关曲线可获得对应光谱的相位信息。测量原理如图1所示。分光系统将光脉冲中的光谱在空间上展开，用单狭缝掩膜板H进行滤波。单狭缝宽度b远小于整个光谱所占的空间范围，而又远大于光波波长，所以既不会产生单狭缝衍射效应，又可进行有效滤波。

　　设狭缝内光场幅度变化不大，即认为幅度与频率无关，相位仅随频率作线性变化，设

　　式中为相位，。为中央光谱的频率。让滤波光脉冲与来自于激光器的参考光脉冲进行互相关，由互相关特性可知:相关曲线的第一个尖峰对应的延迟t就等于。移动单狭缝掩膜板，可测得对应一系列光谱的值，然后采用多项式拟合出函数利用(2)式积分即得到了光脉冲的相位谱函数。由的各阶导数即可求得光脉冲的线性惆啾和高阶惆啾特性。结合幅度谱E，则光脉冲的时域函数为