[发明专利]一种智能高重复频率飞秒脉冲实时全场测量方法和系统

说明书

本发明公开了一种智能高重复频率飞秒脉冲实时全场测量方法及系统，所述方法包括以下步骤：1.将待测信号分成n路；2.每一路通过高速光电振幅调制器进行解复用的降频分离；3.经过降频后的每一路时域解复用信号各自再分成两条信号，其中一条信号通过小色散量部件进行时域拉伸，另一条信号通过大色散量部件进行时频转换；4.通过高速信号采集部件，实时采集小色散量部件拉伸后的待测信号时域强度信息和大色散量部件时频转换后的待测信号频域包络信息；5.对采集得的待测信号时域强度信息和待测信号频域包络信息，采用Gerchberg‑Saxton算法不断地迭代以达到收敛，得到待测信号的强度、相位在时域和频域的信息。

技术领域

本发明涉及超快信号测量领域，特别涉及一种智能高重复频率飞秒脉冲实时全场测量方法方法和系统。

背景技术

超快脉冲激光由于其持续时间短、峰值功率高、光谱宽等特点，在各个学科领域都有着极其广泛的应用，高重复频率超快脉冲更是占据了重大的舞台。如何实现高重复频率超快脉冲全场信息的实时测量，成为科研工作者的一大重点研究内容。

超快测量方法发展至今有多种选择：自相关测量法可以测量时域强度，但不能给出脉冲的原始波形和相位等重要信息；时间透镜时域测量方法存在高重复频率待测信号脉冲重叠的问题(IEEE J.Quantum Elect.30,1951-1963(1994))；频率分辨光学开关法成为脉冲全场信息测量的主流，但无法实现实时测量(J.Opt.Soc.Am.A 10,1101(1993))；而后发展的单次激发的频率分辨光学开关法装置测量速度快，但只适用于低重复频率(～kHz)的超快脉冲测量，无法满足高重复频率的测量需求(Nat.Photon.5,189-192(2011))；色散傅里叶变换技术结合Gerchberg-Saxton相位恢复算法，为脉冲全场信息测量提供可靠方案，但高重复频率脉冲重叠问题仍需解决(Nat.Photon.12,221-227(2018))。

为了实现高重复频率的实时超快测量，本发明提出了一种智能高重复频率飞秒脉冲实时全场测量技术方法和系统，以光学分路时域解复用的方法对待测脉冲进行降频处理，避免高重复频率导致的脉冲重叠问题，结合时域拉伸技术和相位恢复算法，以高速信号采集器件进行数据采集，从而实现GHz高重复频率飞秒脉冲实时全场信息测量。这种方法简单解决了现有技术各方面的限制，在超快测量方面有着广泛的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的问题是实现智能高重复频率飞秒脉冲实时全场测量的方法和系统，突破高重复频率脉冲容易出现脉冲交叠进而导致现有测量技术无法使用的限制，实现全场信息测量。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种智能高重复频率飞秒脉冲实时全场测量方法，包括以下步骤：

A、待测信号被光学分路部件分成n路时域解复用信号；

B、每路时域解复用信号通过一个高速光电振幅调制器对脉冲簇在时域上进行解复用的降频分离，脉冲重复频率均变为待测信号的四分之一，即RR_S/4；

C、经过降频后的每一路时域解复用信号经过一个第二光耦合器分成两条信号，其中一条信号通过小色散量部件进行时域拉伸；另一条信号通过大色散量部件进行时频转换，将待测信号的频域信息映射到时域上；

D、通过高速信号采集部件实时采集小色散量部件拉伸后的待测信号时域强度信息和大色散量部件时频转换后的待测信号频域包络信息；

E、数据处理部件对采集得的待测信号时域强度信息和待测信号频域包络信息，给定初始相位，采用Gerchberg-Saxton算法不断地迭代以达到收敛，得到待测信号的强度、相位在时域和频域的信息，从而实现高重复频率飞秒脉冲的全场信息实时测量。

进一步地，所述待测信号为具有重复频率RR_S的飞秒脉冲待测信号。