[發(fā)明專利]超快激光脈沖的全相位測(cè)量及鎖定方法和相應(yīng)的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910154175.0
• 申請(qǐng)日: 2019-03-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109813451B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方少波;魏志義;黃沛;高亦談;趙昆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院物理研究所
• 主分類號(hào): G01J9/02
• 分類號(hào): G01J9/02
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;李科

本發(fā)明提供一種超快激光脈沖的全相位測(cè)量方法，所述超快激光脈沖的光譜范圍大于一個(gè)倍頻程，所述方法包括如下步驟：步驟一：將所述超快激光脈沖分成第一光束和第二光束，其中，所述第一光束包含波長(zhǎng)λ₀的基頻光，所述第二光束包含波長(zhǎng)2λ₀的光；步驟二：將所述波長(zhǎng)2λ₀的光倍頻至波長(zhǎng)λ₀，再與所述波長(zhǎng)λ₀的基頻光發(fā)生干涉；步驟三：對(duì)所述干涉的干涉光譜進(jìn)行傅里葉變換；以及步驟四：基于所述傅里葉變換的結(jié)果獲取波長(zhǎng)λ₀的基頻光和倍頻光之間的相對(duì)包絡(luò)延時(shí)RED和載波包絡(luò)相位CEP。本發(fā)明的方法能夠采用一套簡(jiǎn)單的裝置同時(shí)實(shí)現(xiàn)超快激光脈沖的全相位測(cè)量，測(cè)量精度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超快激光脈沖的全相位測(cè)量及鎖定裝置和相應(yīng)的方法。

背景技術(shù)

在激光技術(shù)領(lǐng)域，如何獲得能量更強(qiáng)、脈寬更短的激光脈沖一直是重要的研究方向。其中，相干控制與合成既可以實(shí)現(xiàn)在脈寬上比各個(gè)入射脈沖都短的合成脈沖，也可以使入射脈沖的能量得到大幅度的提高，因此其在超強(qiáng)超快激光脈沖的產(chǎn)生領(lǐng)域的應(yīng)用是目前國(guó)際上具有戰(zhàn)略意義的前沿課題。相干控制與合成的關(guān)鍵性因素是如何實(shí)現(xiàn)超快激光脈沖的全相位的測(cè)量以及鎖定。

超快激光的全相位為多個(gè)相干合成激光脈沖之間的相對(duì)相位，其包括多個(gè)相干合成激光脈沖之間的相對(duì)包絡(luò)延時(shí)(RED)和相干合成之后激光脈沖的載波包絡(luò)相位(CEP)兩項(xiàng)，相對(duì)包絡(luò)延時(shí)RED是兩束脈沖包絡(luò)之間的相對(duì)相位差，而載波包絡(luò)相位CEP是單個(gè)脈沖中載波與包絡(luò)峰值的相位差。在周期量級(jí)激光脈沖領(lǐng)域，RED和CEP對(duì)脈沖的相干合成有很大的影響。目前，國(guó)際上可以分別對(duì)RED和CEP進(jìn)行鎖定控制，其中，鎖定控制RED的方法有平衡光學(xué)互相關(guān)(BOC)、以及光譜干涉方案等等，鎖定控制CEP的方法有f-2f方案等。想要對(duì)RED和CEP同時(shí)鎖定和控制，就必須設(shè)置兩套不同的裝置，這使得測(cè)量過(guò)程極其復(fù)雜、操作難度高、測(cè)量精度差。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種超快激光脈沖的全相位測(cè)量方法，所述超快激光脈沖的光譜范圍大于一個(gè)倍頻程，所述方法包括如下步驟：

步驟一：將所述超快激光脈沖分成第一光束和第二光束，其中，所述第一光束包含波長(zhǎng)λ₀的基頻光，所述第二光束包含波長(zhǎng)2λ₀的光；

步驟二：將所述波長(zhǎng)2λ₀的光倍頻至波長(zhǎng)λ₀，再與所述波長(zhǎng)λ₀的基頻光發(fā)生干涉；

步驟三：對(duì)所述干涉的干涉光譜進(jìn)行傅里葉變換；以及

步驟四：基于所述傅里葉變換的結(jié)果獲取波長(zhǎng)λ₀的基頻光和倍頻光之間的相對(duì)包絡(luò)延時(shí)RED和載波包絡(luò)相位CEP。

根據(jù)本發(fā)明的全相位測(cè)量方法，優(yōu)選地，所述超快激光脈沖的光譜范圍為450nm-1000nm。

根據(jù)本發(fā)明的全相位測(cè)量方法，優(yōu)選地，所述λ₀為480nm。

根據(jù)本發(fā)明的全相位測(cè)量方法，優(yōu)選地，在所述步驟四中，所述傅里葉變換的結(jié)果中，第一個(gè)峰值點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別表示所述相對(duì)包絡(luò)延時(shí)RED和總的相對(duì)相位RTP。

根據(jù)本發(fā)明的全相位測(cè)量方法，優(yōu)選地，根據(jù)如下公式計(jì)算所述載波包括相位CEP：

其中，Ф為總的相對(duì)相位RTP，w為所述超快激光脈沖的頻率，Δt為相對(duì)包絡(luò)延時(shí)RED，為載波包絡(luò)相位CEP。

根據(jù)本發(fā)明的全相位測(cè)量方法，優(yōu)選地，還包括：

步驟五：基于所述相對(duì)包絡(luò)延時(shí)RED和所述載波包括相位CEP進(jìn)行反饋鎖定的步驟。