[发明专利]一种基于电光偏转晶体的超短脉冲时间切片测量装置和方法

权利要求书

1.一种基于电光偏转晶体的超短脉冲时间切片测量装置，其特征在于，包括：

电压阴阳极(3)，用于给电光偏转晶体(1)加载脉冲电压；

电光偏转晶体(1)，放置于电压阴阳极(3)之间，用于产生非线性效应，使待测脉冲光束发生偏转，该偏转角度的大小与加载的脉冲电压的大小相关；

脉冲电压源(2)，与所述的电压阴阳极(3)相连，用于产生脉冲电压，使待测脉冲光束在脉冲电压前沿产生随时间偏转的空间拉伸脉冲；

波前调制器模块(4)，用于对所述的空间拉伸脉冲进行波前调制形成脉冲衍射光斑；

光强探测器模块(5)，用于采集所述的脉冲衍射光斑，并传输至控制及数据处理模块(6)；

控制及数据处理模块(6)，用于存储与处理所述的脉冲衍射光斑。

2.根据权利要求1所述的基于电光偏转晶体的超短脉冲时间切片测量装置，其特征在于，所述的波前调制器模块(4)为二元台阶相位波前调制器、三元台阶相位波前调制器、十元台阶相位波前调制器、连续相位调制器或者连续振幅相位调制器或纯振幅型波前调制器。

3.根据权利要求1或2所述的基于电光偏转晶体的超短脉冲时间切片测量装置，其特征在于，测量时，需使待测脉冲光束和所述脉冲电压源(2)输出的脉冲电压及所述的光强探测器模块(5)的采集时间同步。

4.根据权利要求3所述的基于电光偏转晶体的超短脉冲时间切片测量装置，其特征在于，还包括信号发生器(9)，分别与产生待测脉冲光束的脉冲激光器(7)、脉冲电压源(2)和光强探测器模块(5)相连，用于产生同步信号。

5.一种基于电光偏转晶体的超短脉冲时间切片测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)光斑探测器模块(5)采集待测脉冲光束经过波前调制器模块(4)调制后的脉冲衍射光斑I，标定波前调制器模块(4)的透过率复振幅分布为T(x，y)；

步骤2)利用控制及数据处理模块(6)对脉冲衍射光斑I在待测脉冲光束焦点平面(或频谱面)Pl，波前调制器模块(4)平面P2和光强探测器模块(5)平面P3之前进行迭代计算，计算方法包括以下迭代步骤，迭代次数记为k：

①设定波前调制器模块(4)之前的复振幅分布为φ_k，n(x，y，t_n)，t_n为待测脉冲光束对应的不同时间，n＝1，2，3…N；通过波前调制器模块(4)调制后的复振幅分布表示为

②复振幅分布传播至光强探测器模块(5)平面P3得到复振幅分布为：其中表示光束自由空间传输，可以通过角谱或菲涅尔传输方程实现；L₁为波前调制器模块(4)平面P2到光强探测器模块(5)平面P3之间的距离；

③根据N个在光强探测器模块(5)位置处不同时间的复振幅分布ψ_k，n(x，y，t_n)，利用多模态更新公式对该位置的复振幅分布进行更新得到：

并计算误差：

④将更新后的复振幅ψ′_k，n(x，y，t_n)回传至波前调制器模块(4)平面P2得到更新后的复振幅：然后更新波前调制器模块(4)之前的复振幅：其中＊表示取共轭；

⑤将复振幅φ′_k，n(x，y，t_n)传输至波前的焦点平面或者对其取频谱变换，然后利用约束函数对其空间分布进行约束，得到更新后的光场为：

或

其中L₂为波前调制器模块(4)平面P2到焦点平面P3之间的距离，为取频谱变换操作。

⑥将复振幅E_k，n(x，y，t_n)回传至波前调制器模块(4)平面P2或进行频谱逆变换得到以下复振幅：或其中表示取频谱逆变换操作；

然后将⑥得到的E′_k，n(x，y，t_n)代入至①φ_k，n(x，y，t_n)进行下一步循环，循环①-⑥直到误差ERROR达到理想误差结束循环，从而可以得到待测波前φ_n(x，y，t_n)对应超短脉冲不同时刻的复振幅分布。