[发明专利]一种测量超短光脉冲光谱相位的新方法及其装置

权利要求书

1、一种测量超短光脉冲光谱相位的新方法，其特征在于在由待测脉冲啁啾展宽生成的具有频率差Ω的两个准单色成分光之间引入一个带极性的时间延迟量-τ，补偿两个准单色成分光之间因脉冲展宽器引入的附加时间延迟量+τ，使其与待测脉冲同步，并一起通过和频晶体产生两个和频光，再经光谱仪获得各自的功率频谱和无干涉条纹的相干频谱；由这三个频谱通过公式计算所述两个和频光的相位差，然后采用级连方法求得待测脉冲的光谱相位曲线。

2、根据权利要求1所述的超短光脉冲光谱相位测量的新方法，其特征在于计算所述两个和频光的相位差的公式是：

3、根据权利要求1所述的超短光脉冲光谱相位测量的新方法，其特征在于该方法计及了两个准单色光间时间延迟τ的正负性，τ为时间剪切量：若高频准单色光的群速度比低频准单色光的低，则它们之间的时间延迟差或者相位差为正，否则为负。

4、根据权利要求1所述的超短光脉冲光谱相位测量的新方法，其特征在于有两种方案能在两个准单色光间引入带极性的时间延迟量：其一是先调节待测脉冲延时量，使其与频率为ω₀的准单色光同步，ω₀为待测脉冲的中心频率，再调节频率为(ω₀-Ω)的准单色光延时量补偿两个准单色光间的附加延时量；其二是先调节待测脉冲延时量，使其与频率为(ω₀-Ω)的准单色光同步，再调节频率为ω₀的准单色光延时量补偿两个准单色光的相对相位差。

5、根据权利要求1所述的超短光脉冲光谱相位测量的新方法，其特征在于该方法对频率剪切量Ω的选择不受时间剪切量τ的限制，可以根据所使用光谱仪的最高分辨率选择足够小的Ω。

6、一种实施权利要求1所述的超短光脉冲光谱相位测量的新方法的装置，其特征在于该装置的光路如下：由飞秒激光器产生的待测脉冲P1经分束镜BS分成反射光和透射光两部分，反射的待测脉冲P2先后经过潜望镜PR、反射镜M1、M2、M3和凹面镜CM进入和频晶体，其中M1、M2组成屋脊型反射镜，并由计算机精确控制其光程延迟量；待测脉冲经分束镜的透射部分P3通过补偿两个准单色光附加相位差功能的装置按原路反射回，再经反射镜M6反射后与待测脉冲光P2一起由凹面镜CM聚焦到和频晶体产生两个和频信号光，并把这两个和频信号分别及同时导入数字式光谱仪。

7、根据权利要求6所述的超短光脉冲光谱相位测量的新方法的装置，其特征在于所述补偿两个准单色光附加相位差功能的装置是待测脉冲经分束镜的透射部分P3通过由光栅对G1、G2组成的脉冲展宽器展宽后由具有精密光程延迟的反射镜M4和M5把频率为ω₀的高频准单色光P4和频率为(ω₀-Ω)的低频准单色光P5分别按原路反射回。

8、根据权利要求6所述的超短光脉冲光谱相位测量的新方法的装置，其特征在于所述补偿两个准单色光附加相位差功能的装置是采用一块约数厘米长具高色散的玻璃柱作为展宽器展宽待测脉冲，再经一分光棱镜在空间上分成等效的两束光，然后用具有时间延迟功能的组合反射镜M4和M5把这两束光按原路反射回与待测脉冲一起产生和频脉冲对。