[发明专利]一种能同时诊断超短脉冲激光的啁啾特性与时空分布特性的方法

说明书

本发明公开了一种能同时诊断超短脉冲激光的啁啾特性与时空分布特性的方法，属于超短激光技术领域，本发明直接利用待测信号光与参考光同轴进行谱域和空域干涉，根据干涉图案的形状特点以及干涉条纹的横向和纵向分布规律可以获取短脉冲的时空分布特性以及剩余啁啾特性；本方法是目前唯一可以同时提供时空分布信息以及时域特性信息的短脉冲诊断技术；与用于时域诊断的自相关仪或FROG方法相比，本方法采用线性干涉测量技术，且采用的是理想的参考光源，因此可以工作在极低能量条件下，并且具有更高的测试精度。

技术领域

本发明属于超短超强激光技术领域，具体涉及一种能同时诊断超短脉冲激光的啁啾特性与时空分布特性的方法。

背景技术

目前超强超短脉冲激光已经成为强场物理、高能量密度物理研究的重要工具，研究人员通过聚焦短脉冲激光可以获得极高的电场和功率密度。然而，由于超短、超强激光系统中大口径透镜(用于空间滤波、像传递)的存在，使得系统输出的短脉冲存在时空畸变，导致聚焦后的脉冲时域宽度会远大于非聚焦状态下的时域宽度，使得实际获得的聚焦电场和功率密度远低于理论预计的情况。因此，要获得理想的聚焦场，必须同时具备理想的啁啾特性(时域)和理想的时空分布特性。

而目前已有的成熟测试技术中，仅可以单独进行时域特性的测量，如条纹相机、自相关仪或者SPIDER、FROG等仪器可以用来进行脉宽的测量(啁啾特性)；对于时间-空间分布特性，则没有成熟的诊断技术，W.Amir等人于2006年《Optics Letters》杂志提出用一定时间延迟条件下获得的空间-光谱干涉条纹，通过傅里叶变换的方法可间接获得脉冲的时空分布。

到目前为止，并没有任何一种技术可以同时实现啁啾特性与时空分布特性的同时测量。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种能同时诊断超短脉冲激光的啁啾特性与时空分布特性的方法，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种能同时诊断超短脉冲激光的啁啾特性与时空分布特性的方法，包括以下步骤：

(1)信号光成像，信号光光路为：超短脉冲激光经第一半透半反镜分光后的透射光作为信号光，经第一反射镜反射后，传输通过短脉冲激光系统，然后由第二反射镜反射，再由第二半透半反镜反射后导入成像光谱仪；

(2)参考光成像，参考光光路为：超短脉冲激光经第一半透半反镜分光后的反射光作为参考光，经由第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜反射后，再由第二半透半反镜透射后导入成像光谱仪；

(3)根据所述成像光谱仪产生的空间-光谱干涉条纹图案的形状特点判断脉冲啁啾特性的符号与阶数；根据所述图案中标志性条纹的横向间距提取脉冲的定量啁啾特性信息；根据所述图案标志性条纹的纵向间距提取脉冲的时空分布特性信息。

作为优选的技术方案：所述超短脉冲激光是由飞秒脉冲振荡器产生。

作为进一步优选的技术方案：所述信号光光路与参考光光路的光程差为飞秒脉冲振荡器腔长的整数倍。

作为优选的技术方案：所述短脉冲激光系统光路排布依次包括飞秒脉冲振荡器，脉冲展宽器，多级能量放大器以及脉冲压缩器。

作为优选的技术方案：所述参考光光路中的附加元件与信号光光路中的附加元件引入的附加色散一致。

作为优选的技术方案：所述的判断脉冲啁啾特性的符号与阶数的方法为：若获得的空间-光谱干涉条纹图案为标准的椭圆，则说明脉冲啁啾特性为负的二阶色散；若获得的空间-光谱干涉条纹图案为标准的双曲线，则说明脉冲啁啾特性为正的二阶色散；若获得的空间-光谱干涉条纹图案为半椭圆半双曲线，则说明脉冲啁啾特性为负的三阶色散；若获得的空间-光谱干涉条纹图案为半椭圆半双曲线，则说明脉冲啁啾特性为正的三阶色散。