基于时域剪切干涉的纳秒脉冲相位测量技术*

潘良泽 刘诚 朱健强

1)(中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室,上海 201800)

2)(中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049)

提出一种时域剪切干涉技术测量纳秒激光脉冲的时间相位分布,该方法将待测脉冲分为彼此之间有数百个皮秒延迟量的两个脉冲;并在对其中一个脉冲加入适量的频移后和另一个脉冲合束,得到时域干涉条纹;最后采用相适应的算法,从记录的时域条纹计算得到纳秒激光脉冲的时间相位分布,并进一步计算得到激光脉冲的精细光谱结构.在对测量原理进行系统分析的基础上,利用数值模拟和实验对该相位测量技术的可行性进行了验证,并系统分析了其测量误差和非理想条件下的各种干扰因素的影响.由于该测量技术不采用任何非线光学方法,可对任何波长的激光脉冲进行测量,具有光路简单、测量精度高和适用范围广等优点,为需要对纳秒激光脉冲的时域相位分布进行测量的高功率激光等领域提供了一种简单便捷的测量新技术.

1 引 言

大能量纳秒脉冲激光的脉冲能量可高达万焦耳量级[1,2],在等离子体发射[3,4]、惯性约束核聚变[5,6]、高能密度物理[7−9]和实验室天体物理等诸多前沿研究领域都有重要应用.大能量纳秒激光脉冲一般是由能量很小的种子脉冲经过结构复杂的激光放大系统产生,在各种复杂非线性物理效应的共同作用下,种子光脉冲的强度和相位分……