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1、 华华 中中 师师 范范 大大 学学 研研 究究 生生 课课 程程 论论 文文论文题目论文题目 脉冲宽度的测量和巨脉冲激光器脉冲宽度的测量和巨脉冲激光器 完成时间完成时间 课程名称课程名称 专专 业业 年年 级级 成 绩评卷人姓 名学 号目目 录录摘要摘要.1 引言引言.1 1 脉冲宽度的测量脉冲宽度的测量.1 1.1 二次谐波法二次谐波法.1 1.2 二次谐波系统二次谐波系统.1 1.3 几种测量飞秒脉冲宽度的方法几种测量飞秒脉冲宽度的方法.2 1.3.1 FROG 测量法测量法.2 1.3.2 SPIDER 测量法测量法.3 1.4 小结小结.3 2 巨脉冲激光器巨脉冲激光器.3 2.1
2、调调 Q 技术的概念技术的概念.3 2.2 调调 Q 技术的方法技术的方法.4 2.3 调调 Q 技术的工作原理技术的工作原理.4 2.4 锁模法压缩脉宽锁模法压缩脉宽 .4 2.5 巨脉冲激光器的应用巨脉冲激光器的应用 .5 2.6 小结小结.5 3 光子学课程学后感光子学课程学后感.5 3.1 课堂所学所感课堂所学所感.5 3.2 自己讲课的感悟自己讲课的感悟 .5 3.3 课后的展望课后的展望.6 4 总结总结.6 参考文献参考文献.7脉冲宽度的测量和巨脉冲激光器摘要摘要：本文主要论述了锁模超短脉冲的测量方法，介绍了二次谐波法测锁模超短脉冲的原理和装置。本文简要介绍了巨脉冲激光器的原理，
3、浅层次论述了调 Q 技术，简要介绍了 几种调 Q 方法。关键词关键词：锁模超短脉冲；二次谐波法；巨脉冲激光器；调 Q 技术引言引言：激光自出现以来一直朝着提高功率、扩展波长范围、缩短脉冲宽度以及全固态化、小型化以至微型化方向发展。因此研究超短脉冲激光和巨脉冲激光器具有重要的理论意义 和应用前景。本论文主要结合所讲课程，在原理上浅层次介绍锁模超短脉冲的测量与巨脉 冲激光器的工作原理。本分主要分为三个章节：第一章节介绍了锁模超短脉冲的测量，即 二次谐波法；第二章节介绍巨脉冲激光器的工作原理；第三个章节介绍了自己对光电子学 这门课程的理解以及自己在课堂上所学到的知识点。1 脉冲宽度的测量脉冲宽度的测
4、量关于脉冲宽度测量的问题，本文论述主要针对激光脉冲宽度的测量。激光脉冲的测量 主要分为普通激光脉冲宽度的测量与超短激光脉冲宽度的测量。普通激光脉冲宽度的测量， 是利用光电二极管或其他光电转换器件将光信号转换成电信号后输入示波器进行测量，该 方法测量的激光脉冲的宽度极限为亚纳秒量级。超短激光脉冲的测量方法主要有条纹照相 机或双光子荧光（TPF）法、二次谐波（SHG）法等方法。 由于锁模超短激光脉冲其脉冲宽度极窄，可以得到极高的峰值功率密度，应用领域较 广。因此测量锁模超短脉冲的宽度问题，在实际应用和理论分析中都十分重要。本文介绍 方法主要采用二次谐波法测量锁模超短脉冲。1.1 二次谐波法二次谐波
5、法二次谐波法主要采用了自相关倍频的原理，将时间测量转化到空间进行测量，然后通 过计算得到脉宽，用该方法可以测量飞秒量级的脉冲宽度。二次谐波法由于其较高的精度， 成为一种广泛被应用的方法。1.2 二次谐波系统二次谐波系统图 1.2 表示测量锁模脉冲宽度的二次谐波系统。激光器发射一连续的锁模脉冲，每个脉 冲被分束器分为两个强度相等的脉冲。其中一个脉冲与另一个脉冲相差为 s（通过改变 步进电机的转速可以改变时差） ，然后两个脉冲在非线性光学晶体中汇合。由晶体产生的二 次谐波入射到一个探测器，其输出电流在时间轴的宽度长于光脉冲宽度，以此实现对锁模 超短脉冲宽度的测量。该方法主要通过测量 SHG 信号，
6、可以获得二阶自相关函数，由此推算出脉冲宽度。图 1.2 测量锁模脉冲的二次谐波系统1.3 几种测量飞秒脉冲宽度的方法几种测量飞秒脉冲宽度的方法双光子荧光法、条纹相机等测量方法由于其受时间、空间分辨率的限制，这些方法已 经无法适用。目前国际上用于测量飞秒量级脉冲宽度的方法主要有频率分辨光学开关法 （Frog）和自参考光谱相位相干电场重构法（Spider） 。这两种方法均是基于干涉自相关测 量法,下面分章节介绍这两种测量法的原理及测量装置。1.3.1 FROG 测量法测量法Frog 测量装置如图 1.3.1 所示，FROG 的基本方法是将待测脉冲经分束器分为两束，一 束作为探测光，另一束作为光开关
7、，并且让作为光开关的光束引入一个时间延迟，然后再 让两束光通过倍频晶体产生相互作用，经过光谱仪进行光谱展开后，用 CCD 进行测量，得 到相互作用后的光强随频率和时间延迟变化的空间图形，成为 FROG 迹线。利用脉冲迭代 算法从 FROG 迹线中恢复脉冲的振幅和相位分布。图 1.3.1 FROG 测量装置1.3.2 SPIDER 测量法测量法SPIDER 测量装置如图 1.3.2 所示，其基本方法是基于一种叫做光谱剪裁相干上的方法。待 测脉冲经过分束器被分为两束，其中一束通过一块色散介质展宽为啁啾脉冲，另一束经迈 克尔孙干涉仪分为两个时差为 的脉冲对，然后聚焦到倍频晶体中进行频率的转换。和频 后的脉冲对经过光谱仪记录下光谱相干的干涉条纹，再利用反演算法，即可得到入射脉冲 的相位。图 1.3
