精準測量超短脈衝技術展望
國際上公認的測量飛秒脈衝的頻率分辨光學開關法(frog)和光譜相位相干電場重構法(spider),
中國科學院上海光學精密機械研究所 李海燕 供稿
2010-03-01
關鍵字：超短脈衝
雷射測量
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rick trebino是美國喬治亞理工學院超快光物理學教授，他是頻率分辨光柵（frog）的發明人之一，也是光柵消除超快入射雷射電場實際觀察（grenouille）的發明者，2023年，trebino成立美國swamp 光學公司開發新型超短脈衝測量儀器。以下內容是optics.org報道 rick trebino分析精準測量超快脈衝技術的摘譯：
1、超短脈衝測量技術
超短脈衝是脈衝持續時間小於1ns的光脈衝，自2023年雷射器問世以來，就可以產生這種比最快電子的時間解析度還短的超短脈衝，隨後出現了超短脈衝場測量技術。由於超短脈衝持續時間極短，只能採取自測量的辦法，基於這一思想的早期測量技術只能記錄脈衝強度相關曲線，不能提供脈衝內相位的相關資訊。
在20 世紀90 年代發展了一種新的脈衝測量技術即頻率分辨光柵（frog）技術。頻率分辨光柵不僅能測量脈衝形狀，而且能提供光相位和頻率啁啾沿脈衝變化的資訊。frog 演算法是在普通自相關演算法的基礎上，測量光譜分辨的自相關函式, 即脈衝的瞬時頻率作為時間函式的二維譜圖，並能同時得出脈衝時間寬度、光譜寬度、電場形狀、光譜形狀以及相應的相位等資訊的一種新型飛秒脈衝診斷技術。
2、研究超短脈衝雷射測量技術的意義
超短脈衝雷射的首要應用是超快光譜，另外乙個重要應用就是多光子顯微鏡。脈衝雷射的完整時空測量是重要的，因為其空間寬度決定了空間解析度，時間寬度決定靈敏度。其他的應用還包括超高強度雷射器、微機械加工、高頻寬通訊、化學反應的相干控制。
3、如何將超短脈衝雷射推廣至實際應用
由於脈衝雷射測量儀器自身的複雜性且需要經常重新調整，往往只能測量比較簡單的脈衝，而且測量結果也缺乏反饋，大多數超短脈衝雷射測量儀器難以商業化。為解決上述問題，開發了一種簡易、不受校準參量影響的方法。這種方法對於出現的錯誤能夠及時反饋，使用者可以跟蹤脈衝的時空失真。這些新方法很簡潔，在大量測量時可靠性也很高，**便宜，還可以嵌入到絕大多數的超快雷射器系統中。這一點對於眼科應用尤為重要，校正脈衝對於視力安全是很重要的。
4、該領域的最新進展
最近實現了超短脈衝雷射時空電磁場的完整測量。實驗小組已經驗證了兩種不同的技術，一種是基於光譜干涉測量，另外一種是基於全息術。第一種方法能夠測量緻密聚焦脈衝，能夠觀察到各種各樣複雜畸變引起的時空失真；第二種方法可以測量單射的未聚焦脈衝。這兩種方法都可以簡潔地、低成本地測量較為複雜的脈衝，對於大多數應用是較為理想的。
5、仍然存在的挑戰
最近開發了一些測量阿秒脈衝的技術，包括急需的測量鑑別技術，但仍然存在一些問題，其中的乙個問題是培訓使用超短脈衝的技術人員。
6、技術展望
目前已經解決了脈衝測量的大多數問題，能夠測量隨機超短脈衝的完整時空電磁場。利用最新開發出來的技術創新應用，改善原有應用技術。
精準測量超短脈衝技術展望
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