[發(fā)明專利]基于空頻復(fù)用的單次曝光超短脈沖時空測量裝置和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210321264.1
• 申請日: 2022-03-24
• 公開（公告）號: CN114739521A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱坪;徐英明;易友建;朱健強;劉誠;謝興龍;潘興臣
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00;G01J11/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種基于空頻復(fù)用的單次曝光超短脈沖時空測量裝置和方法，裝置包括分束模塊，波長選通模塊，波前調(diào)制模塊和探測器。待測光束經(jīng)過分束模塊分為不同角度的子光束，波長選通模塊使得不同角度的待測光束通過的窄帶波長不同，然后該濾波后的光束經(jīng)過波前調(diào)制模塊，最終由探測器記錄衍射光斑。利用單次曝光相位恢復(fù)技術(shù)可以恢復(fù)出每個波長對應(yīng)的波前信息。本發(fā)明可以實現(xiàn)對寬帶光束的單次曝光測量，尤其對于飛秒脈沖的波前測量，可以實現(xiàn)飛秒脈沖的時空診斷，同時具有自參考和空間高分辨率的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超短脈沖的時空三維復(fù)振幅單次測量，超短脈沖空間相位和光譜相位單次曝光測量以及時空耦合，尤其對于超快脈沖復(fù)雜波前分布的波前測量。

背景技術(shù)

對超短脈沖特性表征需要得到或者四維信息，一般光譜相位的測量方法有FROG(frequency resolved optical gating)，SPIDER(spectral-phaseinterferometry for direct electric-field reconstruction)和離散掃描等方法，但是對于時空特性的測量需要結(jié)合空間相位測量技術(shù)。例如Shackled FROG和HAMSTER(Hartmann-Shack assisted，multidimensional，shaper-based technique forelectric-field reconstruction)技術(shù)與哈特曼傳感器結(jié)合可以實現(xiàn)空間-光譜相位的測量，但是需要掃描。另外，(sTRIPED FISH)spatially and Temporally ResolvedIntensity and Phase Evaluation Device：Full Information from a Single Hologram結(jié)合全息技術(shù)可以實現(xiàn)單次曝光的空間-光譜相位測量，但是該方法需要引入?yún)⒖脊馐１景l(fā)明提出一種基于波長分光的單次曝光相位恢復(fù)裝置和方法，該方法不需要引入?yún)⒖脊馐梢詥未沃亟ǔ鯩個波長的波前復(fù)振幅分布，結(jié)合其他光譜相位測量技術(shù)，可以實現(xiàn)單次曝光超短脈沖的空間-光譜相位測量，即或具有裝置簡便，分辨率高，穩(wěn)定性高等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對超短脈沖單次曝光時空耦合特性測量的局限性，提出一種基于空頻復(fù)用的單次曝光超短脈沖時空測量裝置和方法，利用波前分束模塊將波前分為不同角度的出射光，然后經(jīng)過窄帶濾光片，不同角度的出射光的波長不同，經(jīng)過調(diào)制器后，最終在探測器不同位置記錄不同波長的衍射光斑。利用相位恢復(fù)算法可以將不同波長對應(yīng)的波前空間復(fù)振幅重建。結(jié)合時間相位測量方法，可以實現(xiàn)超短脈沖的時空相位測量。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種基于空頻復(fù)用的單次曝光超短脈沖時空測量裝置，其特征在于，包括：

波前分束模塊，用于將待測光束按能量比Q1∶Q2分束，Q1和Q2根據(jù)需求確定；

光柵分束模塊，用于將分束后的待測光束分為不同角度的子光束；

波長選通模塊，使不同角度的子光束通過不同的窄帶波長；

波前調(diào)制模塊，用于對待測波前進行波前調(diào)制；

探測器模塊，用于記錄經(jīng)過波前調(diào)制模塊調(diào)制后波前的光強。

時間相位測量模塊，用于測量超短脈沖時間相位分布；

控制及數(shù)據(jù)處理模塊，用于控制探測器模塊，及時記錄衍射光斑，并存儲衍射光斑，對數(shù)據(jù)進行處理。

所述的基于空頻復(fù)用的單次曝光超短脈沖時空測量裝置，其特征在于，在所述波前分束模塊之前同光軸設(shè)有激光器模塊，該激光器模塊為超短脈沖光源。

所述的基于空頻復(fù)用的單次曝光超短脈沖時空測量裝置，其特征在于，激光器模塊產(chǎn)生啁啾脈沖光束還包括：色散棱鏡A和色散棱鏡B，用于產(chǎn)生空間啁啾脈沖。