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《华中科技大学》 2016年
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基于自相关技术的飞秒脉冲测量研究

李超  
【摘要】:从1960年Meiman发明了第一台激光器以来,科学家们一直致力于取得更短脉宽、更高峰值能量的激光脉冲。脉宽经历了微秒、纳秒、皮秒、飞秒几个阶段,正处于稳定单阿秒脉冲的研究阶段。峰值功率已经达到拍瓦(1015瓦)数量级。目前飞秒激光作为一种短脉宽、高峰值功率的光源被广泛应用于如实验室天体物理、阿秒光学、高次谐波等前沿科学实验中。由于激光脉冲宽度作为衡量脉冲时域特性的重要指标之一,所以准确快速的测量脉冲宽度对于超快激光脉冲的应用具有重要意义。而测量脉宽的方法主要有自相关法、频率分辨光学快门法、光谱相位相干直接电场重构法。本文针对脉宽测量的具体应用场景,基于二次谐波强度自相关原理搭建一台单发自相关仪,其主要包含以下工作内容:1、阐述了二次谐波自相关法原理,研究自相关仪中最重要的非线性晶体参数对脉宽测量的影响,通过对非线性晶体参数的优化选择,提高了自相关仪测量准确度。2、基于Matlab,Solidworks软件的仿真模型,验证自相关理论,优化自相关光路设计,并自主搭建一台小体积、方便携带并具有使用灵活性的自相关仪,并基于Labview完成设计了提高效率的自相关仪测量软件模块。同时研究了待测脉冲测量过程中的色散效应对自相关仪使用过程的影响。3、使用搭建的自相关仪测量中心波长为800nm,脉宽35fs的激光器输出脉冲。获得与实际基本一致的脉冲宽度,并比较分析了理论脉宽结果与实际脉宽测量结果,检验了自相关仪的准确性。4、调整自相关仪中的部分光学元件,测量光参量放大系统产生的中心波长1300nm飞秒脉冲,测得脉宽为108.1fs,使搭建的自相关仪的具有更宽波长使用范围。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN24

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