[发明专利]一种阿秒脉冲的测量方法及装置

说明书

本发明公开一种阿秒脉冲的测量方法及装置，包括：通过一束弱飞秒脉冲作用于待测阿秒脉冲的产生过程，以改变待测阿秒脉冲产生过程中被电离的自由电子在自由态累积的相位，以对待测阿秒脉冲频谱进行微扰；弱飞秒脉冲为强度在预设强度区间的飞秒脉冲；调节弱飞秒脉冲与产生所述待测阿秒脉冲所用的驱动场之间的相对时延，得到待测阿秒脉冲频谱随所述相对时延变化的二维形迹图；通过重构算法从二维形迹图中提取出待测阿秒脉冲的完整时域结构信息。本发明引入一束额外较弱的飞秒脉冲对单阿秒脉冲产生过程进行微扰，通过改变两束脉冲之间的相对延时，得到单阿秒频谱随延时变化的二维图，最终通过PCGPA算法从二维图中提取出单阿秒脉冲的时间结构信息。

技术领域

本发明涉及超快激光技术领域，更具体地，涉及一种阿秒脉冲的测量方法及装置。

背景技术

基于高次谐波提取的单阿秒脉冲由于其极高的时间分辨率，一直以来都是探测原子分子超快动力学过程的重要手段，因此对阿秒脉冲的完全测量显得至关重要。然而其超短的时间尺度，使得我们在实验上直接测量带来了很大的难题。目前主流的测量方法是利用阿秒脉冲与原子相互作用发生单光子电离过程，从而将单阿秒脉冲的频域信息转化到光电子谱中。随后引入一束红外对光电子能谱进行条纹调制，改变单阿秒脉冲与红外光之间的延迟得到光电子谱二维行迹图，最后通过有效算法从行迹图中提取单阿秒脉冲完整结构信息。

目前对阿秒测量方法主要为离位测量；这种测量方法表示阿秒脉冲的产生和测量在不同位置，比较典型的方法是FROG-CRAB技术，然而这种方法用到了中心动量近似，在重构频谱中心能量较低或者频谱较宽的单阿秒脉冲存在较大的误差。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有阿秒脉冲的测量方法(FROG-CRAB技术)使用了中心动量近似导致测量阿秒脉冲结果存在误差的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种阿秒脉冲的测量方法，包括以下步骤：

通过一束弱飞秒脉冲作用于待测阿秒脉冲的产生过程，以改变所述待测阿秒脉冲产生过程中被电离的自由电子在自由态累积的相位，以对所述待测阿秒脉冲频谱进行微扰；所述弱飞秒脉冲为强度在预设强度区间的飞秒脉冲；

调节所述弱飞秒脉冲与产生所述待测阿秒脉冲所用的驱动场之间的相对时延，得到待测阿秒脉冲频谱随所述相对时延变化的二维形迹图；

通过重构算法从所述二维形迹图中提取出所述待测阿秒脉冲的完整时域结构信息。

在一个可选的示例中，所述弱飞秒脉冲作用于待测阿秒脉冲的产生过程的表达式为：

d(t,τ)＝d₀(t)e^-iσ(t,τ)+c.c.

其中，d₀(t)表示仅在所述驱动场作用下产生的阿秒脉冲的偶极矩，σ(t,τ)表示所述弱飞秒脉冲引入的额外相位，τ代表所述相对延时，c.c.表示复共轭。

在一个可选的示例中，对所述弱飞秒脉冲作用于待测阿秒脉冲的产生过程的表达式求偶极加速度后，做傅里叶变换将得到的阿秒脉冲频谱随延时τ变化的二维行迹图表达式为：

其中，ω表示频率，d₀(ω)和H(ω,τ)分别代表d₀(t)和e^-iσ(t,τ)的傅里叶变换。

在一个可选的示例中，从所述二维行迹图S(ω,τ)中提取出d₀(ω)，通过对d₀(ω)逆傅里叶变换得到d₀(t)，最终提取待测阿秒脉冲E_xuv(t)为：

第二方面，本发明提供一种阿秒脉冲的测量装置，包括：