[發(fā)明專利]超短光脈沖放大壓縮系統(tǒng)CEP的噪聲測量、穩(wěn)定控制方法及系統(tǒng)有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110018250.8 | 申請日： | 2021-01-07 |
| 公開（公告）號： | CN112880824B | 公開（公告）日： | 2022-05-10 |
| 發(fā)明（設計）人： | 王屹山;程昭;趙衛(wèi);王向林 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學院西安光學精密機械研究所 |
| 主分類號： | G01J1/42 | 分類號： | G01J1/42;G01J11/00 |
| 代理公司： | 西安智邦專利商標代理有限公司 61211 | 代理人： | 唐沛 |
| 地址： | 710119 陜西省西*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 超短 脈沖 放大 壓縮 系統(tǒng) cep 噪聲 測量 穩(wěn)定 控制 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種超短光脈沖放大壓縮系統(tǒng)CEP的噪聲測量、穩(wěn)定控制方法及系統(tǒng)，其實現(xiàn)原理為：將種子光經(jīng)過超短光脈沖放大壓縮系統(tǒng)后，再經(jīng)聲光移頻器產(chǎn)生光頻頻移；光頻頻移的頻移量來自外部施加的一個穩(wěn)定的射頻信號，從而產(chǎn)生一個相對于種子光偏置頻率的附加偏置頻率的信號光；攜帶附加偏置頻率的信號光與種子光拍頻得到拍頻信號；通過測量該拍頻信號的功率譜密度即可得到超短光脈沖放大壓縮系統(tǒng)產(chǎn)生的CEP噪聲信號的噪聲譜；拍頻信號與所述射頻信號進行相位比較檢測得到檢相信號；檢相信號經(jīng)過鎖相放大反饋到光電色散調(diào)制器以實現(xiàn)對放大壓縮系統(tǒng)CEP的全頻帶寬穩(wěn)定控制。本發(fā)明實施過程簡單、實用，并且適用于多種形式的超短光脈沖放大壓縮系統(tǒng)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于超快現(xiàn)象與精密測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種簡單實用的超短光脈沖放大壓縮系統(tǒng)CEP的噪聲測量、穩(wěn)定控制方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)
目前光學領(lǐng)域在光頻標及超快現(xiàn)象領(lǐng)域的研究已達到了10-18頻率標準精度及10-18秒時間精度。而對兩者的主要貢獻來源于超短光脈沖的產(chǎn)生。
光頻標的絕對頻率f＝fceo+nfr標準精度的提高強烈地依賴于超短光脈沖光頻梳的重復頻率fr和偏置頻率fceo的穩(wěn)定性。極端條件下光與物質(zhì)相互作用的研究，特別是更深的高階非線性物理現(xiàn)象的研究：如阿秒脈沖的產(chǎn)生，強烈地依賴于超短超強脈沖的光場振幅。超短脈沖光場振幅的變化與脈沖的載波包絡相位(CEP)緊密相關(guān)，特別對周期量級脈沖，脈沖包絡內(nèi)相鄰兩個光場振幅相差極大，因而載波包絡相位完全決定了包絡內(nèi)載波振幅的大小。而兩個相鄰脈沖的CEP差與偏置頻率fceo的關(guān)系更表明了穩(wěn)定偏置頻率fceo的重要性。因此偏置頻率fceo穩(wěn)定對超短光脈沖的載波包絡相位的精密測量與控制至關(guān)重要。
目前用于測量控制穩(wěn)定超短光脈沖放大壓縮系統(tǒng)載波包絡相位的方法有兩種：
一種是共線f/2f干涉光譜測量法。該方法將光脈沖的短波與長波的倍頻相干涉，通過測量與載波包絡相位有關(guān)的干涉光譜而得到載波包絡相位的漂移。由于受限于光譜探測器的響應時間、等待時間及后續(xù)的AD/DA轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理，其無法用于高重復頻率光脈沖載波包絡相位的單發(fā)測量。
另一種是基于閾上電離(ATI)高能電子譜的CEP測量法。該方法通過測量在惰性氣體中產(chǎn)生于光脈沖偏振方向兩邊的與CEP敏感的非對稱ATI高能電子譜，而確定光脈沖的載波包絡相位。雖然其探測器響應時間很快，可以實時測量單脈沖的CEP，但由于其測量精度取決于高能電子譜的非對稱，而脈沖寬度是決定非對稱的主要因素。因而該技術(shù)只適用于少周期脈沖CEP測量。同時由于ATI高能電子譜需要幾十微焦的少周期脈沖在充有氙氣的真空腔中產(chǎn)生，因而對脈沖的寬度和能量要求高，且結(jié)構(gòu)復雜。
更重要的一點是：以上兩種方法都無法測量及控制高于超短光脈沖放大壓縮系統(tǒng)重復頻率的系統(tǒng)頻譜噪聲對被測脈沖CEP的影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡單實用的超短光脈沖放大壓縮系統(tǒng)CEP噪聲測量方法及系統(tǒng)，該方法采用的聲光移頻方式取代傳統(tǒng)提取超短光脈沖偏置頻率的復雜方法，克服了現(xiàn)有干涉光譜測量法無法適應高重復頻率光脈沖載波包絡相位的單發(fā)測量，以及高能電子譜的CEP測量法只適應于少周期脈沖CEP測量，且測量過程對脈沖的寬度和能量要求較高的問題。
同時，本發(fā)明還提供了一種超短光脈沖放大壓縮系統(tǒng)CEP穩(wěn)定控制方法及系統(tǒng)。
本發(fā)明的具體技術(shù)解決方案如下：
本發(fā)明提供了一種超短光脈沖放大壓縮系統(tǒng)CEP噪聲測量方法，包括以下步驟：
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