[发明专利]一种极紫外阿秒脉冲脉宽度量方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于光学领域，涉及一种超快诊断技术，具体涉及一种极紫外阿秒脉冲脉宽度量方法及装置。

背景技术

超快现象（持续时间小于1μs）广泛地出现在自然界或相关科学技术研究中。例如，植物的光合作用过程、光材料中的光激发态驰豫过程、化学反应的分子动力学过程、生物材料荧光发射、强光与物质相互作用物理过程等时间尺度多在皮秒至飞秒量级，甚至于阿秒量级范围内。因此超快现象研究对材料、生物、光物理、光化学等自然科学研究的发展，以及激光技术、强光物理、高能物理等技术领域的进步都具有巨大的推动作用和重要的现实意义。可以想象，人类在瞬态超快领域认识层面上的不断深入必须同时也正是建立在技术科学能够提供相应的实验手段和技术设备的基础上的。因此可以说，技术科学领域超快诊断相关技术设备和实验手段的更新进步直接导致了人类对微观世界认识的深入。

对于阿秒脉冲群以及单阿秒脉冲而言，对其的表征无疑是对现有成熟的超短脉冲表征方法的挑战。这其中除了其超短的时间量度以及由此所决定的极宽的光谱范围，更重要的是，其光谱大多处于在极紫外甚至软X射线光谱波段范围。由于在这个波段目前尚没有有效的非线性介质，因而常用的基于非线性光学效应的脉冲测量方法，如FROG（Frequency-Resolved Optical Gating）等已经不再适用。而对于常用的表征其脉冲脉宽大于背景激光场周期的X射线脉冲的方法，也由于待测X射线脉冲阿秒量级的脉宽而使得这种方法不能被直接推广到阿秒量级脉冲的表征。在探索阿秒脉冲表征方法的过程中，人们也曾经尝试使用传统的变像管条纹相机技术，但由于此技术存在着由其工作原理所决定的时间分辨率提高方面的瓶颈，因而这种想法也最终归于失败。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种极紫外阿秒脉冲脉宽度量方法及装置。

本发明的技术方案是：

1.一种极紫外阿秒脉冲脉宽度量方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1】调整马赫-曾德干涉仪的双臂，使待测极紫外阿秒脉冲和载波包络相位锁定的超强飞秒脉冲共线传播；

2】将两光场聚焦在目标靶上的同一空间点；

3】调整泵浦光和探测光的相对时延以获得二维光电子能谱图；

4】通过运用FROG中常用的迭代算法，如PCGPA，重建待测阿秒脉冲的时域轮廓，得出脉冲宽度。

2.一种极紫外阿秒脉冲脉宽度量装置，其特殊之处在于：包括载波包络相位锁定的疏周期超强近红外飞秒脉冲、极紫外单阿秒脉冲、分束镜、第一宽带全反镜、过滤单元、中空分束镜、光程控制单元、第二宽带全反镜、复合聚焦透镜、目标靶及光电子能谱探测分析系统；

上述分束镜设置在载波包络相位锁定的疏周期超强近红外飞秒脉冲的后方，其分出的一路红外飞秒脉冲进入光程控制单元后通过第二全反镜与另一路脉冲在中空分束镜汇合，其分出的另一路红外飞秒脉冲经过第一宽带全反镜后进入极紫外单阿秒脉冲产生及近红外光过滤单元，过滤后的极紫外单阿秒脉冲通过中空分束镜与分出的另一路脉冲汇合，并通过复合聚焦透镜进入目标靶及探测分析系统。

本发明的优点是：

1.本发明基于全新的时域至能量域映射技术，因而可以测量阿秒量级脉宽的超短脉冲。

2.本发明所述装置具有双重功能，不仅可以用来测量阿秒脉冲，而且亦可同时用于阿秒脉冲的应用研究。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为目标靶原子的双色场电离过程；

图3为双色场电离过程中探测场对某一时刻电离的光电子的速度调制；

其中，1-载波包络相位锁定的疏周期超强近红外飞秒脉冲；2-极紫外单阿秒脉冲、3-分束镜、4-第一宽带全反镜、5-极紫外单阿秒脉冲产生及近红外光过滤模块、6-中空分束镜、7-光程控制模块、8-第二宽带全反镜、9-复合聚焦透镜、10-目标靶及光电子能谱探测分析系统。

具体实施方式