[发明专利]单个阿秒脉冲的互相关测量方法和系统

权利要求书

1.一种单个阿秒脉冲的互相关测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1:采用阿秒条纹相机方案测量单个阿秒脉冲的光电子能谱，所述光电子能谱是单个阿秒脉冲激发的气体电子受调制飞秒激光调制后的电子能谱；所述光电子能谱根据所述单个阿秒脉冲和所述调制飞秒激光的时间延迟变化，生成光电子能谱行迹图；

S2:对所述光电子能谱行迹图在每一个能量值关于延迟时间的分布函数进行傅立叶变换，选取所述调制飞秒激光的频率进行单频滤波，获取单频信号，进行傅立叶逆变换，提取相位角信息；

S3:根据所述相位角信息，使用高斯牛顿算法迭代反演单个阿秒脉冲的谱相位，具体步骤为：

S31:根据所述相位角信息构建正余弦形式的误差函数；

S32:判断所述误差函数是否满足收敛条件，如果满足，从所述相位角信息获取单个阿秒脉冲谱相位并输出；

S33:如果不满足，采用最速下降法优化单个阿秒脉冲谱相位，反向提取新的相位角信息，替换原来的相位角信息，执行步骤S31；

S4:根据所述单个阿秒脉冲谱相位和所述光电子能谱行迹图，反演单个阿秒脉冲时域波形。

2.根据权利要求1所述的互相关测量方法，其特征在于，所述光电子能谱行迹图的强度，在强场近似和弱场调制近似条件下，略去零频项和二倍频项，其中的单频项表示为

其中，ν是光电子动能，E₀是调制电场场强，I(ω_ν)光电子能量为ω_ν处的强度，ω_L是调制电场频率，φ(ω_ν-ω_L)是光电子能量为(ω_ν-ω_L)的光电子相位，φ(ω_ν+ω_L)是光电子能量为(ω_ν+ω_L)的光电子相位，I(ω_ν-ω_L)是光电子能量为(ω_ν-ω_L)的光电子信号强度，I(ω_ν+ω_L)是光电子能量为(ω_ν+ω_L)的光电子信号强度。

3.根据权利要求2所述的互相关测量方法，其特征在于，所述正余弦形式的误差函数为：

其中，N是数值计算中取的光电子能量散点数,ψ_s是正弦项，ψ_c是余弦项，R是ψ_s和ψ_c的模方，即二维坐标中的长度，α相位角。

4.一种单个阿秒脉冲的互相关测量系统，该系统采用权利要求1-3任意一项权利要求所述的互相关方法对单个阿秒脉冲进行互相关测量，其特征在于，该系统包括

实验测量模块，用于在实验室产生单个阿秒脉冲，并测量所述单个阿秒脉冲的光电子能谱，所述光电子能谱是所述单个阿秒脉冲激发的气体电子受调制飞秒激光调制后的电子能谱；所述光电子能谱根据所述单个阿秒脉冲和所述调制飞秒激光的时间延迟变化，生成光电子能谱行迹图；

相位角提取模块，用于从所述光电子能谱行迹图提取相位角信息；

迭代求解模块，用于根据所述相位角信息，使用高斯牛顿算法进行迭代，获取单个阿秒脉冲谱相位；以及

阿秒脉冲表征模块，用于根据所述单个阿秒脉冲谱相位和所述光电子能谱行迹图，反演单个阿秒脉冲时域波形，并对所述单个阿秒脉冲时域波形进行表征，输出单个阿秒脉冲表征信息。

5.根据权利要求4所述的互相关测量系统，其特征在于，所述实验测量模块包括：

分束器，用于将一束飞秒红外脉冲激光分束为调制飞秒激光和泵浦飞秒激光，所述调制飞秒激光光强小于所述泵浦飞秒激光光强；

延迟线，与平移台连接，使所述调制飞秒激光相对于所述泵浦飞秒激光产生时间延迟；

透镜，设置于所述延迟线之后，用于将所述调制飞秒激光聚焦；

聚焦镜，用于将所述泵浦飞秒激光聚焦在第一气体喷嘴附近，所述泵浦飞秒激光与第一气体喷嘴输出的气体作用，产生单个阿秒脉冲；

轮胎镜，将所述单个阿秒脉冲反射并聚焦，使其焦点位于第二气体喷嘴附近，所述单个阿秒脉冲激发第二气体喷嘴输出的气体，产生光电子；

合束镜，用于调节所述调制飞秒激光，使所述调制飞秒激光与所述单个阿秒脉冲合束，从而使所述光电子在不同时间延迟下都能受到所述调制飞秒激光的调制；

时间飞行谱仪，设置于第二气体喷嘴附近，用于接收所述光电子，记录不同时间延迟下的单个阿秒脉冲的光电子能谱，生成光电子能谱行迹图；以及

若干反射镜，用于调整光路。