西安光機(jī)所在超短激光脈沖光場測量方面獲進(jìn)展

近日，中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所阿秒科學(xué)與技術(shù)研究中心在超短激光脈沖光場測量方面取得重要進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了基于微擾的三階非線性過程全光采樣方法。該方法的可測量脈沖脈寬短至亞周期，波段覆蓋深紫外到遠(yuǎn)紅外，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡易穩(wěn)定、數(shù)據(jù)處理簡單等優(yōu)點(diǎn)。相關(guān)成果相繼發(fā)表在《光學(xué)快報(bào)》（Optics Letters）上。論文第一作者為特別研究助理黃沛和博士生袁浩，通訊作者為曹華保研究員、付玉喜研究員。

超短激光脈沖作為探索物質(zhì)微觀世界以及產(chǎn)生阿秒脈沖的重要工具，其完整的電場波形診斷尤為重要。當(dāng)前普遍采用的表征技術(shù)廣義上可分為頻域測量、時(shí)域測量。在頻域，有頻率分辨光學(xué)門控（FROG）、光譜相位干涉法 (SPIDER)和色散掃描（D-SCAN）等主要方法，通過測量非線性過程產(chǎn)生的光譜信息來間接獲取超短脈沖脈寬及相位。此類方法因裝置簡單、易于搭建而被廣泛采用，但通常需要復(fù)雜的反演迭代算法，難以獲得光電場信息，且受限于相位匹配機(jī)制，較難應(yīng)用于倍頻程以上的激光脈沖測量。

而基于時(shí)域采樣的測量方法通常不受嚴(yán)格的相位匹配限制，并對(duì)電場波形較為敏感，可用于直接測量光電場，近年來發(fā)展勢(shì)頭較好。該研究提出基于微擾三階非線性過程的全光采樣方法是一種基于時(shí)域采樣的測量方法，在實(shí)驗(yàn)中分別應(yīng)用瞬態(tài)光柵效應(yīng)（TGP）和空氣三倍頻效應(yīng)（Air-THG），準(zhǔn)確的測量了鈦寶石激光器輸出多周期脈沖（750-850nm，25fs）、基于充氣空心光纖后壓縮技術(shù)（600-1000nm，7.2fs）和雙啁啾光參量放大系統(tǒng)（1300-2200nm，15fs）產(chǎn)生的少周期脈沖，實(shí)現(xiàn)了覆蓋可見、近紅外到中紅外波段的超短脈沖測量，可以滿足不同波段超短脈沖測量的需求。

圖1.實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

圖2.可見波段周期量級(jí)脈沖測量結(jié)果

圖3.中紅外波段周期量級(jí)脈沖測量結(jié)果 未來，這一進(jìn)展可在阿秒驅(qū)動(dòng)源快速診斷、超短激光脈沖測量裝置國產(chǎn)化等方面發(fā)揮重要作用。

審核編輯 ：李倩