Measuring femtosecond pulse in space-time domain

Abstract

摘要 依据飞秒脉冲测量中的空间-时间耦合理论，通过采用空间分辨和光谱分辨在时间和空间域对飞秒脉冲强度和相位进行测量.测量装置主要由两个光学元件组成，实现了空间和光谱干涉.待测脉冲和参考脉冲通过一个绕中心轴转过某一角度的二维衍射光栅，产生倾斜的二维阵列全息图；一个带通滤波片对全息图进行分离，从而每个全息图含有一个唯一的频率.用照相机记录下所有的全息图，可以在时间和空间域再现出待测脉冲，并给出了测量结果. 关键词: 飞秒脉冲 / 时间-空间耦合 / 二维衍射光栅 / 带通滤光片 Abstract We analyze theory of the spatiotemporal coupling in the electric field of a femtosecond pulse. The complete spatiotemporal characterization of femtosecnd pulse is realized by use of spatially and spectrally resolved intensity and phase evaluation device. The apparatus combines the spatially and spectrally resolved interferometry. The unknown and reference pulses pass through a 2D diffraction grating, generating a tilted 2D array of holograms. A tilted bandpass filter separates the beam pairs so that each hologram contains a single, unique frequency. A single camera frame records all of the holograms, from which the complete spatiotemporal field of the unknown pulse can be reconstructed. Keywords: femtosecond pulse / spatiotemporal coupling / 2D diffraction grating / bandpass filter 作者及机构信息 刘文军, 任守田, 曲士良 1. 哈尔滨工业大学(威海)光电科学系,威海 264209 基金项目: 哈尔滨工业大学（威海）校科学研究基金(批准号：HIT(WH) 2008004)资助的课题. Authors and contacts Liu Wen-Jun, Ren Shou-Tian, Qu Shi-Liang 1. 哈尔滨工业大学(威海)光电科学系,威海 264209 参考文献 [1] ［1］Feurer T, Vaughan J C, Nelson K A 2003 Science 299 374 [2] ［2］Tian P, Keusters D, Suzaki Y, Warren W S 2003 Science 300 1553 [3] ［3］Li B, Zhao J, Onda K, Jordan K D, Yang J, Petek H 2006 Science 311 1436 [4] ［4］Sandhu A S, Gagnon E, Santra R, Sharma V, Li W, Ho P, Ranitovic P, Cocke C L, Murnane M M, Kapteyn H C 2008 Science 322 1081 [5] ［5］Takeuchi S, Ruhman S, Tsuneda T, Chiba M, Taketsugu T, Tahara T 2008 Science 322 1073 [6] ［6］Cao S Y, Zhang Z G, Chai L, Wang Q Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 2971 (in Chinese) ［曹士英、 张志刚、 柴路、 王清月 2008 物理学报 57 2971］ [7] ［7］Liu W J, Cao W, Guo J X, Liu H L, Qu S L 2008 Acta Phys. Sin. 57 2192 (in Chinese) ［刘文军、 曹武刚、 郭金鑫、 刘海磊、 曲士良 2008 物理学报 57 2192］ [8] ［8］Zhao H, Zhao Y Y, Tian J R, Wang P, Zhu J F, Ling W J, Wei Z Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 892 (in Chinese) ［赵环、 赵研英、 田金荣、 王鹏、 朱江峰、 令维军、 魏志义 2008 物理学报 57 892］ [9] ［9］Sun H Q, Zhao G Z, Zhang C L, Yang G Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 790 (in Chinese) ［孙红起、 赵国忠、 张存林、 杨国桢 2008 物理学报 57 790］ [10] ］Zhu J F, Du Q, Wang X L, Teng H, Han H N,Wei Z Y, Hou X 2008 Acta Phys. Sin. 57 7753 (in Chinese) ［朱江峰、 杜强、 王向林、 滕浩、 韩海年、 魏志义、 侯洵 2008 物理学报 57 7753］ [11] ］Zhao H M, Wang L X 2009 Acta Phys. Sin. 58 1332 (in Chinese) ［赵红敏、 王鹿霞 2009 物理学报 58 1332］ [12] ］Bowlan P, Gabolde P, Shreenath A, McGresham K, Trebino R, Akturk S 2006 Opt. Express 14 11892 [13] ］Bowlan P, Gabolde P, Coughlan M A, Trebino R, Levis R J 2008 J. Opt. Soc. Am. B 25 A81 [14] ］Fuchs U, Zeitner U D, Tuennermann A 2005 Opt. Express 13 3852 [15] ］Bowlan P, Gabolde P, Trebino R 2007 Opt. Express 15 10219 [16] ］Sala K L, Kenney-Wallace G A, Hall G E 1980 IEEE J. Quantum Electron. 16 990 [17] ］Trebino R 2002 Frequency-resolved Optical Gating: The measurement of Ultrashort Laser Pulse (Boston: Kluwer Academic Publishers) [18] ］Akturk S, Gu X, Zeek E, Trebino R 2004 Opt. Express 12 4399 [19] ］Gabolde P, Trebino R 2006 Opt. Express 14 11460 施引文献