FROG超短脈沖測量?jì)x指導說(shuō)明
在您投入預算購買(mǎi)（或搭建）FROG超短脈沖測量?jì)x設備之前，我們建議您預先查看這些指導說(shuō)明，這些說(shuō)明將讓您了解FROG超短激光脈沖測量?jì)x所涉及的內容。
>> 美國SwampOptics以及商用FROG系列簡(jiǎn)介
強度自相關(guān).pdf
發(fā)明于20世紀60年代，強度自相關(guān)是第一種脈沖測量技術(shù)。它使用脈沖測量自身，將其分成兩部分，相對于另一部分可變地延遲，并在一些快速響應的非線(xiàn)性光學(xué)介質(zhì)中重疊它們。不幸的是，它僅產(chǎn)生模糊的黑白脈沖強度圖像。然而，理解它很重要的，因為FROG和GRENOUILLE只是光譜分辨的自相關(guān) - 一個(gè)看似微小的變化，但事實(shí)證明這是一個(gè)重大改進(jìn)。
在20世紀80年代發(fā)明的干涉自相關(guān)是用于測量超短激光脈沖的第二種技術(shù)。像強度自相關(guān)一樣，它使用激光脈沖來(lái)測量自身，但它也會(huì )干擾非線(xiàn)性光學(xué)介質(zhì)中產(chǎn)生的光與各個(gè)光束產(chǎn)生的光。它產(chǎn)生一些相位信息，但不足以確定脈沖強度和相位。本教程檢查了這種過(guò)時(shí)方法的特點(diǎn)和缺點(diǎn)。它產(chǎn)生的信息基本上等于強度自相關(guān)和頻譜。
Frequency-resolved-optical-gating頻率分辨光學(xué)門(mén)法（FROG） 是唯一能夠及時(shí)完全表征超短激光脈沖的可靠技術(shù)。自1991年推出以來(lái)，FROG已發(fā)展成為測量超短激光脈沖的一種非常通用且功能強大的技術(shù)。FROG不是測量自相關(guān)信號能量與延遲之間的關(guān)系，而產(chǎn)生簡(jiǎn)單的自相關(guān)，而是涉及測量信號頻譜與延遲的關(guān)系。這個(gè)額外的維度是完全測量脈沖而不需要假設的關(guān)鍵。本教程介紹了FROG技術(shù)及其功能。
原始FROG設備涉及掃描兩個(gè)脈沖之間的延遲。這意味著(zhù)用到笨拙的位移平臺、移動(dòng)部件，以及每次碰撞、移動(dòng)或超過(guò)幾小時(shí)或幾天后需要重新對齊設備。更糟糕的是它作為通用測量設備出售，用戶(hù)需要花費很多預算。用戶(hù)必須將其拆開(kāi)并替換所有光學(xué)器件后才能擴展到另一波長(cháng)范圍。你可以嘗試搭建自己的FROG，一些公司仍然銷(xiāo)售這種設備，但它幾乎與自相關(guān)儀一樣過(guò)時(shí)。
GRENOUILLE是一款優(yōu)化的FROG超短脈沖測量?jì)x設備，它結合了FROG的全信息脈沖測量功能和極其簡(jiǎn)便的實(shí)驗特性。 GRENOUILLE可以無(wú)需對齊操作，只需要幾個(gè)簡(jiǎn)單的光學(xué)元件，并且可以進(jìn)行單次觸發(fā)操作。本指導教程介紹GRENOUILLE， 講述了其工作原理，并說(shuō)明了為什么它是測量超短激光脈沖的卓越技術(shù)。它還描述了其測量難以捉摸的時(shí)空扭曲的獨特能力 - 如超快激光常見(jiàn)的空間啁啾和脈沖前傾傾斜 - 有害失真。
Spatio-Temporal
Distortions時(shí)空扭曲
超短激光脈沖經(jīng)常被分散、拉伸、放大，并最終壓縮到我們希望的最短寬度。無(wú)論光源是振蕩器、再生還是高功率放大器，超短脈沖都要進(jìn)行大規模的操作，以便脈寬變得如此短。但是以什么代價(jià)？可能的時(shí)空扭曲，如角度色散和脈沖前傾。本教程介紹了這些和其他通常遇到的脈沖失真以及準確觀(guān)察和表征的重要性。
雖然所有光學(xué)設備在某種程度上都具有與波長(cháng)相關(guān)的規格，但GRENOUILLE的確如此。本教程解釋了為什么以及在不同波長(cháng)下使用GRENOUILLE需要了解的這種效果。總而言之，對于更長(cháng)的波長(cháng)，GRENOUILLE可以測量更短的脈沖。這是因為GRENOUILLE利用非線(xiàn)性光學(xué)晶體中的色散來(lái)獲得其光譜分辨率，并且隨著(zhù)光波長(cháng)從可見(jiàn)光到紅外，晶體色散減小。
最初，由于其使用橫向空間坐標進(jìn)行延遲的單發(fā)光束幾何結構，似乎GRENOUILLE只能測量具有完美空間輪廓的脈沖; 否則將導致不準確的脈沖測量。但GRENOUILLE使用厚SHG晶體，實(shí)際上是脈沖測量中從未遇到的有趣特征。更有趣的是，這個(gè)功能實(shí)際上幾乎完全消除了光束輪廓的要求。FROG算法的強大功能也有助于實(shí)現這一目標。閱讀本教程以了解原因。
脈沖壓縮不僅是密集對齊型任務(wù)，而且還會(huì )在脈沖中引入有問(wèn)題的時(shí)空扭曲，從而限制脈沖可以達到的強度，尤其是在焦點(diǎn)處。但Swamp
Optics屢獲殊榮的單棱鏡脈沖壓縮器解決了所有這些問(wèn)題 - 它在物理上無(wú)法扭曲你的脈沖！此外，它是一種緊湊、無(wú)對準、易于操作的設備，價(jià)格便宜 - 大約是其他商用脈沖壓縮機價(jià)格的一半。簡(jiǎn)約至上！
SPIDER 和 Coherent Artifact.pdf
20世紀60年代的研究人員經(jīng)常誤認為他們的自相關(guān)中有一個(gè)狹窄的尖峰，稱(chēng)為“Coherent
Artifact”，用于測量它們的脈沖長(cháng)度，但它的寬度實(shí)際上只產(chǎn)生脈沖的最短分量，而不是真正的脈沖長(cháng)度。這種誤解在今天仍在繼續，因為大多數新的測量技術(shù)僅產(chǎn)生Coherent
Artifact相干偽像，而不是脈沖，但這并不為人所知。
Trebino教授喬治亞理工學(xué)院網(wǎng)站上有關(guān)于FROG超短激光脈沖測量的更多信息。
http://www.frog.gatech.edu/talks.html
http://www.frog.gatech.edu/prose.html
出版物 “requency-Resolved
Optical Gating: The Measurement of Ultrashort Laser Pulses”
由Swamp
Optics的Rick
Trebino 編著(zhù)，是有關(guān)FROG超短脈沖測量主題的最早唯一書(shū)籍！可從Amazon.com和任何技術(shù)書(shū)店購買(mǎi)。
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