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基于单模光纤的交叉相位调制型频率分辨光学开关超短脉冲测量

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物理学报 2014年第24期63卷 136-142页

作者：马晓璐李培丽郭海莉张一朱天阳曹凤娇南京邮电大学光电工程学院南京210003

利用单模光纤中的光弹效应和交叉相位调制(XPM)效应,提出了一种频率分辨光学开关法测量超短脉冲的新方案.在本方案中,单模光纤的前一部分产生可变延迟,后一部分作为非线性介质产生非线性效应.该方案只需一根单模光纤,无须复杂的光路校准... 详细信息

利用单模光纤中的光弹效应和交叉相位调制(XPM)效应,提出了一种频率分辨光学开关法测量超短脉冲的新方案.在本方案中,单模光纤的前一部分产生可变延迟,后一部分作为非线性介质产生非线性效应.该方案只需一根单模光纤,无须复杂的光路校准,结构简单,损耗低;光纤中的XPM效应易发生,无须相位匹配.对提出的方案进行了数值模拟,采用基于矩阵的主元素广义投影算法,恢复出待测脉冲的幅度和相位信息,并研究了光纤长度和待测超短脉冲的脉冲宽度对测量结果的影响.结果表明:测量准确度随着光纤长度的增加而提高,选取长度为2 km的光纤,就可以实现对超短脉冲的准确测量;本文方案适用于脉冲宽度不小于80 fs的超短光脉冲的测量.

关键词：频率分辨光学开关超短脉冲单模光纤交叉相位调制

基于瞬态光栅频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的研究

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物理学报 2019年第7期68卷 89-96页

作者：黄杭东滕浩詹敏杰许思源黄沛朱江峰魏志义西安电子科技大学物理与光电工程学院西安710126 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

超宽光谱的飞秒脉冲测量一直是超快激光领域的重要研究方向之一.常规的飞秒脉冲自相关方法是通过测量自相关倍频信号来获得,而倍频信号具有波长选择性,不同中心波长的飞秒脉冲测量需要更换不同的倍频晶体,十分不方便.因此,提出了一种改... 详细信息

超宽光谱的飞秒脉冲测量一直是超快激光领域的重要研究方向之一.常规的飞秒脉冲自相关方法是通过测量自相关倍频信号来获得,而倍频信号具有波长选择性,不同中心波长的飞秒脉冲测量需要更换不同的倍频晶体,十分不方便.因此,提出了一种改进型的瞬态光栅频率分辨光学开关(TG-FROG)方法用于测量飞秒脉冲.该方法结合四波混频和频率分辨光学开关方法,其基本过程是将待测脉冲分为三束,其中两束脉冲经过精密的延时控制并聚焦在光学介质上达到时空重合,利用三阶非线性效应产生稳定的瞬态光栅作为开关光;另一束脉冲作为探测光与产生的瞬态光栅进行相互作用产生一个信号光,使用光谱仪对该信号光的光谱与延迟时间进行测量,并通过反演迭代算法处理而获取待测飞秒脉冲的光谱与电场信息.该方法只需要待测光的功率密度达到三阶非线性效应就可以实现测量,因此可以应用于任意中心波长的飞秒脉冲测量.利用该方法对中心波长分别为800 nm, 400 nm的飞秒脉冲,以及超连续亚10 fs的周期量级超宽光谱飞秒脉冲进行了测量,并与常规的干涉自相关仪器测量结果进行了比较,所得测量结果基本一致.实验结果表明,建立的基于TG-FROG方法对不同中心波长,不同脉冲宽度的飞秒脉冲测量是十分有效的.

关键词：飞秒脉冲频率分辨光学开关瞬态光栅

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无光栅频率分辨光学开关行迹分析

强激光与粒子束 2012年第9期24卷 2059-2062页

作者：周松彭志涛夏彦文孙志红董军中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

从无光栅频率分辨光学开关(GRENOUILLE)的测量原理出发,分析了不均匀的光束空间轮廓导致行迹畸变的原因,并通过数值方法模拟了GRENOUILLE内部存在的数据一致性校验机制对这种影响的抑制作用。结果表明:不均匀光束空间轮廓对GRENOUILLE... 详细信息

从无光栅频率分辨光学开关(GRENOUILLE)的测量原理出发,分析了不均匀的光束空间轮廓导致行迹畸变的原因,并通过数值方法模拟了GRENOUILLE内部存在的数据一致性校验机制对这种影响的抑制作用。结果表明:不均匀光束空间轮廓对GRENOUILLE测量结果的影响并不显著;实际测量中更应避免的是使用过小的光束口径,它将导致行迹不完整,从而显著影响时间波形的测量结果。

关键词：飞秒脉冲测量频率分辨光学开关无光栅频率分辨光学开关光束空间轮廓

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光子晶格中超短脉冲光的时域特性

天津大学学报 2011年第8期44卷 747-752页

作者：王喆唐柏权杨程亮金妮娜陈楠吴强南开大学物理科学学院光子学中心天津300071 天津理工大学理学院天津300384 南开大学泰达应用物理学院弱光非线性光子学教育部重点实验室天津300457

为定量分析光子晶格对超短脉冲的时域、频域和非线性动力学过程的操控作用,利用搭建的二次谐波型频率分辨光学开关探测系统对超短脉冲离散衍射的出射光进行了时频域的定量探测和分析.运用广义主元素投影算法从采集的频率分辨光学开关(FR... 详细信息

为定量分析光子晶格对超短脉冲的时域、频域和非线性动力学过程的操控作用,利用搭建的二次谐波型频率分辨光学开关探测系统对超短脉冲离散衍射的出射光进行了时频域的定量探测和分析.运用广义主元素投影算法从采集的频率分辨光学开关(FROG)迹线中定量恢复了时域电场、频域光谱以及它们的相位信息.通过对上述结果的数值拟合,获得了脉宽、谱宽、中心波长和各阶啁啾量,并结合上述结果分析了非线性相移与色散啁啾对光谱的影响和色散与自相位调制(SPM)对脉宽的影响.结果表明,光子晶格不但对入射光存在空间调控,同时也对脉冲光的时域、频域以及非线性过程有着全面、灵活的调控能力;传输中,脉冲光的脉宽和频谱之间的关系受传播系统的色散、非线性系数以及结构等诸多因素的共同制约.

关键词：飞秒脉冲光子晶格离散衍射频率分辨光学开关

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飞秒超短脉冲超分辨重建的原理及实现

中国激光 2020年第6期47卷 61-67页

作者：毛安君刘呈普中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049 淮阴工学院数理学院江苏淮安223001

利用频率分辨光学开关(FROG)法测量超短激光脉冲时,使用层叠成像算法能够实现脉冲的超分辨重建。将FROG法测量的迹图在频域中以矩阵形式表达,结合sinc函数在频率轴的延展性质,成功诠释了FROG法的相位编码原理,该分析为超短脉冲的超分辨... 详细信息

利用频率分辨光学开关(FROG)法测量超短激光脉冲时,使用层叠成像算法能够实现脉冲的超分辨重建。将FROG法测量的迹图在频域中以矩阵形式表达,结合sinc函数在频率轴的延展性质,成功诠释了FROG法的相位编码原理,该分析为超短脉冲的超分辨恢复提供了理论支持。在此基础上,数值仿真演示了对FROG迹图的频率轴和延时轴同时进行欠采样的情形下,利用层叠成像算法实现的相位恢复结果。该结果有助于指导FROG的测量,提高测量的精度,减少测量时间。

关键词：激光光学超短脉冲表征相位编码频率分辨光学开关层叠成像算法

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多FROG构型下非方形迹的超短脉冲重建

中国激光 2021年第7期48卷 101-109页

在充分考虑测量仪器特点的基础上设计非方形迹图,具体对原方形迹图进行如下三种操作:频率轴的低通滤波,降低非线性过程中相位匹配带宽的要求;频率轴的上采样,充分利用光谱仪的高分辨率;延时轴的下采样,明显减少测量耗时并提高精度。由... 详细信息

在充分考虑测量仪器特点的基础上设计非方形迹图,具体对原方形迹图进行如下三种操作:频率轴的低通滤波,降低非线性过程中相位匹配带宽的要求;频率轴的上采样,充分利用光谱仪的高分辨率;延时轴的下采样,明显减少测量耗时并提高精度。由此基于层叠成像算法对二次谐波、偏振门和交叉相位调制三种构型的频率分辨光学开关(FROG)使用非方形迹图进行脉冲重建并对重建能力进行比较,发现在频率轴“1/3×”低通滤波和“4×”上采样的情况下,交叉相位调制构型能够在仅使用8个延时(原方形迹图需128个)的情况下成功实现脉冲的重建。因延时操作为FROG技术中最耗时的环节之一,减少其次数可有效促进FROG用于超短激光脉冲的实时测量。

关键词：测量超短脉冲表征频率分辨光学开关光束构型非方形迹图

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紫外超短脉冲激光的单次测量

强激光与粒子束 2011年第9期23卷 2381-2385页

作者：徐永生汤秀章张骥席晓峰张晓华张海峰中国原子能科学研究院北京102413

利用瞬态光栅衍射法研制了一台单次频率分辨光学开关激光参数测量仪,可以对脉宽范围在10ps以内的紫外超短脉冲激光进行单次测量。利用该仪器对重复频率为10Hz的放电泵浦和单次运行的电子束泵浦KrF准分子激光器的输出脉冲分别进行了单次... 详细信息

利用瞬态光栅衍射法研制了一台单次频率分辨光学开关激光参数测量仪,可以对脉宽范围在10ps以内的紫外超短脉冲激光进行单次测量。利用该仪器对重复频率为10Hz的放电泵浦和单次运行的电子束泵浦KrF准分子激光器的输出脉冲分别进行了单次测量,结果表明:对于放电泵浦,当系统工作在零啁啾附近时,脉冲波形和光谱分布较规则,相位分布起伏较小,当系统偏离零啁啾状态时,脉冲波形和光谱分布不再规则,并且相位分布为抛物线结构;对于单次运行的电子束泵浦,脉冲波形具有多峰结构,光谱具有复杂的调制,脉宽约为2ps,带宽约为1.3nm,相位分布为抛物线结构。

关键词：频率分辨光学开关超短脉冲单次测量瞬态光栅紫外激光

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基于光参量放大的任意波形测量技术

光通信研究 2017年第1期1期(24)卷 51-53页

作者：乔小正李培丽何晨曹迪王宸文姬甘雨莹南京邮电大学光电工程学院南京210003

为了观察脉冲在时域上是否产生调制现象,从而判断其频谱情况,利用非线性晶体中的OPA(光学参量放大)效应,提出了一种OPA-FROG(基于光参量放大的频率分辨光学开关)法光学任意波形测量方案,该方案结构简单,易于实现。在MATLAB环境下利用PC... 详细信息

为了观察脉冲在时域上是否产生调制现象,从而判断其频谱情况,利用非线性晶体中的OPA(光学参量放大)效应,提出了一种OPA-FROG(基于光参量放大的频率分辨光学开关)法光学任意波形测量方案,该方案结构简单,易于实现。在MATLAB环境下利用PCGP(主元素广义投影)算法对测量波形进行恢复,结果表明,该方案能够准确地测量光学任意波形的幅度和相位。利用门脉冲选通过程含有增益放大的特点,可以实现对微弱信号的测量。

关键词：光学参量放大频率分辨光学开关光学任意波形测量主元素广义投影算法

基于多波长SFRL的光学任意波形产生及其测量的研究

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基于多波长SFRL的光学任意波形产生及其测量的研究

作者：马晓璐南京邮电大学

学位级别：硕士

光学任意波形产生器(OAWG)能够输出任意波形的超短光脉冲,是一种多功能超快调制器。OAWG突破了电子瓶颈对速度的制约,在激光技术、高速光通信以及微波光子学等领域都有着重要的应用价值。因此,本文首先提出了一种基于多波长半导体光纤... 详细信息

光学任意波形产生器(OAWG)能够输出任意波形的超短光脉冲,是一种多功能超快调制器。OAWG突破了电子瓶颈对速度的制约,在激光技术、高速光通信以及微波光子学等领域都有着重要的应用价值。因此,本文首先提出了一种基于多波长半导体光纤环形腔激光器(SFRL)的光学任意波形产生器,并对其进行了深入地理论研究和性能分析。随着光学任意波形产生技术的飞速发展,对产生的光学任意波形进行准确地测量,进而提高产生的光学任意波形和目标光学任意波形的相似度至关重要,探索精确的光学任意波形测量技术、研制性能优良的光学任意波形测量装置迫在眉睫。因此,本文提出了一种基于单模光纤的交叉相位调制(XPM)型互相关频率分辨光学开关(X-FROG)光学任意波形测量方案,实现了对光学任意波形的幅度和相位的准确测量,并对其工作性能进行了深入的分析。具体内容如下:(1)阐述了光学任意波形产生及其测量技术的研究意义,综述了国内外光学任意波形产生及其测量技术的研究现状。(2)提出了一种新的基于多波长SFRL的光学任意波形产生方案。利用基于傅里叶变换的谱线逐行整形(line-by-line shaping)原理,考虑半导体光放大器(SOA)的材料增益谱分布、载流子和光场的纵向分布以及放大自发辐射(ASE)谱分布,结合单模光纤的模式耦合理论以及传输矩阵法,建立了完善的基于多波长SFRL的OAWG的宽带理论模型。(3)对基于多波长SFRL的光学任意波形产生器进行了数值模拟和性能研究。实现了周期性高斯脉冲、周期性三角脉冲以及周期性光学任意波形的产生,并研究了幅度控制、相位控制、谱线间隔、谱线数量和SOA注入电流对产生的光学任意波形相似度的影响。(4)提出了一种新的基于单模光纤的XPM型X-FROG光学任意波形测量方案。利用单模光纤的应力双折射和交叉相位调制效应,采用基于矩阵的主元素广义投影(PCGP)算法,建立了基于单模光纤的XPM型X-FROG光学任意波形测量的理论模型。(5)对基于单模光纤的XPM型X-FROG光学任意波形测量方案进行了仿真。实现了光学任意波形的准确测量,并研究了光纤长度、门脉冲形状以及门脉冲和待测光学任意波形相对强度对测量准确性的影响。

关键词：光学任意波形产生频率分辨光学开关谱线逐行整形多波长半导体光纤环形腔激光器半导体光放大器