[发明专利]一种超短啁啾脉冲时域相位与频域相位测量方法及系统

说明书

本发明提供一种超短啁啾脉冲时域相位与频域相位测量方法和系统，所述方法包括：S1、测出待测脉冲实际时域信号和频域信号的幅值函数；S2、通过二分法预确定时域和频域的一阶线性啁啾系数和高阶的非线性啁啾系数；S3、通过迭代法确定各阶啁啾系数，得到脉冲的时域相位与频域相位。通过测出脉冲的时域强度波形信息和光谱强度信息，然后利用迭代算法逐步确定各阶次的啁啾系数，不需要搭建复杂的干涉光路，不需要直接测量相位的仪器，只需要测出脉冲的时域强度波形信息和光谱强度信息，可以同时测量出时域和频域的线性啁啾系数和高阶的非线性啁啾系数。

技术领域

本发明涉及超短啁啾光脉冲领域，更具体地，涉及一种超短啁啾脉冲时域相位与频域相位测量方法与系统。

背景技术

超短激光脉冲，一般指亚纳秒到飞秒量级脉宽的光脉冲，以其超快和高峰值功率的特点而广泛应用于物理、化学、材料、生物、国防、工业加工等各个领域。超短脉冲一般通过锁模激光器的方式产生，脉冲由相位锁定的纵模相干叠加而形成，在实际的锁模激光器搭建和脉冲放大过程中受各种器件的影响，超短脉冲的各个纵模相位不可能完全锁定为一致，实际的超快脉冲必然存在相位的色散，即啁啾。特别在一些超快光学技术中，如啁啾脉冲放大(Chirped Pulse Amplification，CPA)技术，脉冲的啁啾情况必须得到很好地控制以实现脉冲展宽、放大和压缩。

在现有的能够测量超短脉冲相位信息的技术中，具有代表性的有两种：第一，频率分辨光快门技术(Frequency Resolved Optical Gating，FROG)，该技术需要搭建光学延迟光路，将待测脉冲打入光学延迟光路得到不同延迟下的输出干涉信号的瞬时光谱，然后用一套复杂的二维相位还原算法反解出原脉冲的相位信息；第二，光谱剪切干涉电场重构(Spectral Phase Interferometry for DirectElectric-Field Reconstruction，SPIDER)技术，与FROG相比，SPIDER的测量只需在频域进行不需要延迟调节，但是干涉光路的结构由于需要加入展宽器而显得更复杂。

基于这两种主要技术，现在也有很多改进的方法，如申请公布号为CN104697647A的中国发明专利“超短脉冲的时间波形和啁啾率的测量装置及测量方法”(申请号：201510079310.1)，以及申请公布号为CN1936523A的中国发明专利“基于SPIDER技术的超短光脉冲测量装置”(申请号：200610116811.3)等。这些技术方法都可以成功测量出啁啾脉冲的频域相位信息，而没能直接测出时域相位信息。另外，现有的这些方法都需要搭建干涉光路和利用还原算法进行复杂的数据处理，这些复杂性不仅带来了成本还限制了工作效率和诊断能力。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的超短啁啾脉冲时域相位与频域相位测量方法和系统，解决了现有技术中测量方法复杂、数据处理繁琐导致的工作效率低及测量能力不足的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种超短啁啾脉冲时域相位与频域相位测量方法，包括：

S1、测出待测脉冲实际时域信号和频域信号的幅值函数；

S2、通过二分法预确定时域和频域的一阶线性啁啾系数和高阶的非线性啁啾系数；

S3、通过迭代法确定各阶啁啾系数，得到脉冲的时域相位与频域相位。

作为优选的，所述步骤S2具体包括：

S21、预确定时域与频域的一阶线性啁啾系数；

S22、预确定时域与频域的N阶非线性啁啾系数；

S23、保持N阶非线性啁啾系数不动，重复确定小于N阶次的非线性啁啾系数。

作为优选的，所述步骤S1中具体包括：

测出脉冲的时域强度信息信号和光谱强度频域强度信息信号；