[發(fā)明專利]超強飛秒激光脈沖全參數(shù)原位測量系統(tǒng)及測量方法和應用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310186187.4 | 申請日： | 2013-05-20 |
| 公開（公告）號： | CN103278251A | 公開（公告）日： | 2013-09-04 |
| 發(fā)明（設計）人： | 葛愉成 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京大學 |
| 主分類號： | G01J11/00 | 分類號： | G01J11/00 |
| 代理公司： | 北京萬象新悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11360 | 代理人： | 王巖 |
| 地址： | 100871*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 超強 激光 脈沖 參數(shù) 原位 測量 系統(tǒng) 測量方法 應用 | ||
1.一種超強飛秒激光脈沖全參數(shù)原位測量系統(tǒng)，其特征在于，所述原位測量系統(tǒng)包括：皮秒或亞皮秒激光脈沖(1)、分光鏡(2)、分離器(5)、激光脈沖壓縮單元(8)、第一惰性氣體原子(4)和第二氣體原子(11)、第一和第二會聚鏡(3和10)、光電子能譜儀(12)及光路調(diào)整裝置；其中，皮秒或亞皮秒激光脈沖(1)經(jīng)過分光鏡(2)后分裂為兩束激光；其中一束經(jīng)過第一會聚鏡(3)后直接激發(fā)第一惰性氣體原子(4)產(chǎn)生前向發(fā)射的X-射線；X-射線與激光脈沖經(jīng)分離器(5)后過濾掉激光，其中的窄帶X-射線變成直徑很小的光束；分光鏡(2)分裂出的另一束激光，進入激光脈沖壓縮單元(8)后，變成線性極化的少周期待測的飛秒激光脈沖；經(jīng)光路調(diào)整裝置該脈沖與X-射線同軸、共線混合和傳輸；飛秒激光脈沖經(jīng)第二會聚鏡(10)聚焦，與X-射線共同激發(fā)第二氣體原子(11)，產(chǎn)生光電子，在激光的極化方向用光電子能譜儀(12)測量其能量分布。
2.如權(quán)利要求1所述的原位測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光路調(diào)整裝置包括第一至第三反射鏡(6、7和9)，皮秒或亞皮秒激光脈沖(1)經(jīng)過分光鏡(2)后分裂為兩束激光；其中一束經(jīng)過第一會聚鏡(3)后直接激發(fā)第一惰性氣體原子(4)產(chǎn)生前向發(fā)射的X-射線；X-射線與激光脈沖經(jīng)分離器(5)后過濾掉激光，其中的窄帶的X-射線經(jīng)過第一反射鏡(6)后變成垂直方向的直徑很小的光束；分光鏡(2)分裂出的另一束激光，經(jīng)第二反射鏡(7)后進入激光脈沖壓縮單元(8)，變成平行方向的線性極化的少周期待測的飛秒激光脈沖；待測量的飛秒激光脈沖在第三反射鏡(9)處與X-射線在垂直方向同軸、共線混合和傳輸。
3.如權(quán)利要求1所述的原位測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二氣體原子(11)為惰性氣體原子或氫原子。
4.一種超強飛秒激光脈沖全參數(shù)原位測量方法，其特征在于，原位測量方法，包括以下步驟：1)皮秒或亞皮秒激光脈沖經(jīng)過分光鏡后分裂為兩束激光，其中一束經(jīng)過第一會聚鏡后直接激發(fā)第一惰性氣體原子產(chǎn)生前向發(fā)射的高次諧波輻射即X-射線，X-射線與激光脈沖經(jīng)分離器后過濾掉激光，其中的窄帶的X-射線變成直徑很小的光束，分光鏡分裂出的另一束激光，進入激光脈沖壓縮單元，變成線性極化的少周期待測的飛秒激光脈沖，經(jīng)光路調(diào)整裝置待測量的飛秒激光脈沖在第三反射鏡處與X-射線同軸、共線混合和傳輸；
2)飛秒激光脈沖經(jīng)第二會聚鏡聚焦，與X-射線共同激發(fā)第二氣體原子，產(chǎn)生光電子，在激光的極化方向用光電子能譜儀測量其能量分布，得到光電子能譜n(W)；
3)鎖定飛秒激光脈沖的載波-包絡相位Φ，從測量得到的光電子能譜n(W)中確定三個峰位置Wa、Wb和Wc，用這些峰位置的半高度處的能量值W′i＝0.5n(Wj)來近似代替光電子能譜的半經(jīng)典預言值能譜nc(W)的成峰位置，并計算出光電子的動量偏移值，
從式(1)左邊三個數(shù)值和計算出飛秒激光脈沖的全參數(shù)(I，Φ，τL)，即初步解(I，Φ，τL)1，其中，i∈(1，2，3)，j∈(a，b，c)，I為飛秒激光脈沖的強度，Φ為激光脈沖的載波-包絡相位，τL為激光脈沖時間寬度，Up為光電子質(zhì)動能，為激光角頻率；
4)以上述初步解(I，Φ，τL)1為輸入?yún)?shù)和已知的窄帶X-射線的光子能量，用量子力學方法計算出理論的光電子能譜n′(W)，并從這個理論的光電子能譜上確定出三個峰值Wa′、Wb′和Wc′，以及計算出半經(jīng)典預言值的成峰位置W″1、W″2和W″3，從而計算出與半經(jīng)典預言值相關的三個比值(ε1，ε2，ε3)1，其中ε1＝n′(W″1)/n′(Wa′)，ε2＝n′(W″2)/n′(Wb′)，ε3＝n′(W″3)/n′(Wc′)，再根據(jù)這些比值，從初始測量得到的光電子能譜n(W)讀出半經(jīng)典預言值nc(W)的成峰位置W1、W2和W3，并計算出光電子的動量偏移值，將它們代入式(1)再次計算，得到飛秒激光脈沖的全參數(shù)的精確解(I，Φ，τL)。
5.權(quán)利要求4所述的原位測量方法得到的飛秒激光脈沖全參數(shù)的高精度數(shù)據(jù)用于刻度實驗系統(tǒng)，評估飛秒激光系統(tǒng)的綜合指標的用途。
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