[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

说明书

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，超短脉冲光源发出的脉冲光经过起偏器起偏，然后经过电光晶体偏转形成在空间上时间拉伸的衍射光斑。用强度探测器记录该衍射光斑，然后利用多模态相位恢复算法将不同时间的脉冲复振幅信息重建出来。探测器记录的衍射光斑为编码板调制后的衍射光斑，编码板的调制提升了相位恢复算法的收敛性能。最后利用控制及数据处理模块对光强探测器记录的光斑进行迭代运算，可以获得超短脉冲在不同时间的复振幅时间，进而可以测量其时空耦合情况。本发明可以测量超短脉冲不同时间下的复振幅信息。

技术领域

本发明涉及ns到ps时间尺度超短脉冲时间切片复振幅测量，尤其对于具有时空特性的复杂脉冲波前的复振幅测量。

背景技术

超短脉冲的时空相位测量是判断光束质量的重要方法，因此对于超短脉冲的时空相位测量对于研究超短脉冲时空耦合的机理具有重要的作用。另外对于超短脉冲时间切片测量的方法一种为基于非线性的FROG(frequency-resolved optical gating)方法(R.Trebino，R.Jafari，S.A.Akturk，P.Bowlan，Z.Guang，P.Zhu，E.Escoto，andG.Steinmeyer，″Highly reliable measurement Of ultrashort laser pulses，″J.Appl.Phys.128，171103(2020).)，该方法可以测量fs宽谱光源的时间相位以及光谱相位信息，但是对于ns或ps窄带超短脉冲，传统的FROG方法无法对脉冲的时间切片进行复振幅测量。另一种方法为利用条纹相机测量超短脉冲的时间切片信息，其中条纹相位可以将超短脉冲不同时间的光强偏转至相机的不同空间，然后记录不同时间的光强信息，另外结合压缩感知可以实现更高时间分辨的测量精度。但是该方法需要昂贵的条纹相机并且无法对空间相位进行测量。因此在ns与ps超短脉冲时间切片方面的复振幅测量需要更有效方便，价格更低，更稳定的测量技术。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提出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。在电光偏转晶体上加脉冲电压，使得超短脉冲与脉冲电压上升沿同步，此时可以将超短脉冲不同时刻对应的强度信息偏转至不同探测器的不同空间位置，从而可以测量超短脉冲不同时间对应的强度分布。此时不同时刻对应的强度分布在空间上是重叠的，结合多模态的相位重加算法可以将不同时刻的复振幅信息进行重建。该方法不需要昂贵的超快相机，并且不需要参考光束，具有稳定，廉价，可以同时测量振幅和相位的优势。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于电光偏转晶体的超短脉冲时间切片测量装置，其特点在于，包括：

电压阴阳极，用于给电光偏转晶体加载脉冲电压；

电光偏转晶体，放置于电压阴阳极之间，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，与所述的电压阴阳极相连，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，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，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；

控制及数据处理模块，用于存储与处理所述的脉冲衍射光斑。

所述的波前调制器模块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。

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输出的脉冲电压及所述的光强探测器模块的采集时间同步。