[发明专利]用于超短激光脉冲表征的光学系统和方法

权利要求书

1.一种用于超短激光脉冲表征的光学系统，包括：

-装置(110)，用于将负或正的受控的啁啾引入至进入的要表征的超短激光脉冲(101)；

-具有正常或异常色散的非线性光学介质(120)，通过该非线性光学介质(120)传播所啁啾的超短激光脉冲(111)，所述非线性光学介质具有从超短激光脉冲(111)产生非线性信号并横向于传播方向发射产生的非线性信号的属性，其中作为所述传播的结果：

在沿着非线性光学介质(120)的不同传播距离的超短激光脉冲(111)中通过非线性光学介质(120)本身的色散引入不同的啁啾值，以及

从具有通过非线性光学介质(120)内的相应传播距离引入的不同啁啾值的所述超短激光脉冲(111)产生垂直于传播轴的方向的横向非线性信号(125)；

-分析装置(130)，所述分析装置(130)配置为用于记录所述生成的横向非线性信号(125)的单发光谱图像；以及

-处理模块(140)，所述处理模块(140)包括配置为对所述记录的单发光谱图像执行数值迭代算法以检索超短激光脉冲(101)的电场、振幅和相位的一个或多个处理器。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述横向非线性信号(125)是横向二次谐波产生信号TSHG。

3.根据前述权利要求所述的光学系统，其中所述非线性光学介质(120)包括具有多个有着二阶非线性的反向符号和随机的尺寸和位置的的反平行铁电畴的非线性晶体。

4.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，其中所述非线性光学介质(120)包括以下中的至少一个：铌酸锶钡或SBN晶体、铌酸钙钡或CBN晶体、或四硼酸锶或SBO晶体。

5.根据权利要求1或2所述的光学系统，进一步包括耦合模块(127)，耦合模块(127)布置在所述非线性光学介质(120)之后并且在分析装置(130)之前，耦合模块(127)配置为将所产生的横向非线性信号(125)耦合至所述分析装置(130)的入口。

6.根据权利要求1或5所述的光学系统，其中所述分析装置(130)至少包括成像光谱仪。

7.根据权利要求6所述的光学系统，其中，所述成像光谱仪包括成像系统，所述成像系统至少包括CCD照相机或CMOS照相机。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述装置(110)包括啁啾反射镜、棱镜、衍射网络、具有异常色散的材料或光纤布拉格网络中的至少一个。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述装置(110)至少包括正常色散材料楔形物或衍射光栅。

10.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述数值迭代算法至少包括色散扫描或d-扫描算法、多光子脉间干涉相位扫描或MIIPS算法，或啁啾反转技术，或CRT。

11.一种用于超短激光脉冲表征的方法，包括：

-通过装置(110)，将受控的负或正的啁啾引入至进入的要表征的超短激光脉冲(101)；

-通过非线性光学介质(120)传播啁啾的超短激光脉冲(111)，非线性光学介质(120)具有正常或异常色散并具有从超短激光脉冲(111)产生非线性信号并将所产生的非线性信号横向于传播方向发射的特性，其中作为所述传播的结果，通过在沿着非线性光学介质(120)的不同传播距离的超短激光脉冲(111)中的非线性光学介质(120)本身的色散引入不同的啁啾值，并且从具有通过非线性光学介质(120)内的相应传播距离引入的不同啁啾值的所述超短激光脉冲(111)在垂直于传播轴的方向上产生横向非线性信号(125)；

-通过分析装置(130)记录产生的所述横向非线性信号(125)的单发光谱图像；以及

-通过包括一个或多个处理器的处理模块(140)对所述记录的单发光谱图像执行数字迭代算法以检索超短激光脉冲(101)的电场、振幅和相位。

12.根据权利要求11所述的方法，包括在所述记录步骤之前通过耦合模块(127)将生成的横向非线性信号(125)，优选为横向二次谐波产生信号TSHG，耦合至分析装置(130)的入口。