RU2014113995A - Способ и устройство для одновременного сжатия и определения параметров сверхкоротких лазерных импульсов - Google Patents
Способ и устройство для одновременного сжатия и определения параметров сверхкоротких лазерных импульсов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2014113995A RU2014113995A RU2014113995/28A RU2014113995A RU2014113995A RU 2014113995 A RU2014113995 A RU 2014113995A RU 2014113995/28 A RU2014113995/28 A RU 2014113995/28A RU 2014113995 A RU2014113995 A RU 2014113995A RU 2014113995 A RU2014113995 A RU 2014113995A
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulse
- determined
- spectral
- signal
- paragraphs
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S3/0092—Nonlinear frequency conversion, e.g. second harmonic generation [SHG] or sum- or difference-frequency generation outside the laser cavity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
- H01S3/09415—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/10053—Phase control
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J11/00—Measuring the characteristics of individual optical pulses or of optical pulse trains
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Lasers (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
1. Способ определения параметров сверхкоротких лазерных импульсов, содержащий следующие этапы:a) применяют заданные спектральные фазы к импульсу, подлежащему определению параметров для выполнения дисперсионного сканирования;b) применяют к импульсу нелинейный процесс;c) измеряют результирующий сигнал, полученный в результате применения заданных спектральных фаз и нелинейного процесса;d) измеряют линейный спектр импульса, подлежащего определению параметров, или извлекают его из измеренного сигнала;e) к измеренному сигналу и спектру применяют числовой итерационный алгоритм для извлечения спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров.2. Способ по п. 1, в котором числовой итерационный алгоритм включает в себя минимизацию функции ошибок, определенной между измеренным сигналом и сигналом, вычисленным по измеренному спектру и итерационному приближению спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров.3. Способ по п. 2, в котором числовой итерационный алгоритм включает в себя минимизацию функции ошибок, вычисленной:a) с использованием того свойства, что интеграл измеренного сигнала по дисперсии для данной длины волны не зависит от фазы импульса, подлежащего определению параметров;b) или локально для каждой длины волны, причем полная ошибка представляет собой взвешенную функцию всех локальных ошибок.4. Способ по любому из пп. 1-3, содержащий следующие этапы:a) применяют заданные спектральные фазы к импульсу, подлежащему определению параметров, для выполнения дисперсионного сканирования;b) измеряют результирующий сигнал генерации второй гармоники (SHG);c) измеряют линейный спектр импул�
Claims (21)
1. Способ определения параметров сверхкоротких лазерных импульсов, содержащий следующие этапы:
a) применяют заданные спектральные фазы к импульсу, подлежащему определению параметров для выполнения дисперсионного сканирования;
b) применяют к импульсу нелинейный процесс;
c) измеряют результирующий сигнал, полученный в результате применения заданных спектральных фаз и нелинейного процесса;
d) измеряют линейный спектр импульса, подлежащего определению параметров, или извлекают его из измеренного сигнала;
e) к измеренному сигналу и спектру применяют числовой итерационный алгоритм для извлечения спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров.
2. Способ по п. 1, в котором числовой итерационный алгоритм включает в себя минимизацию функции ошибок, определенной между измеренным сигналом и сигналом, вычисленным по измеренному спектру и итерационному приближению спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров.
3. Способ по п. 2, в котором числовой итерационный алгоритм включает в себя минимизацию функции ошибок, вычисленной:
a) с использованием того свойства, что интеграл измеренного сигнала по дисперсии для данной длины волны не зависит от фазы импульса, подлежащего определению параметров;
b) или локально для каждой длины волны, причем полная ошибка представляет собой взвешенную функцию всех локальных ошибок.
4. Способ по любому из пп. 1-3, содержащий следующие этапы:
a) применяют заданные спектральные фазы к импульсу, подлежащему определению параметров, для выполнения дисперсионного сканирования;
b) измеряют результирующий сигнал генерации второй гармоники (SHG);
c) измеряют линейный спектр импульса, подлежащего определению параметров, или извлекают его из измеренного сигнала SHG;
d) применяют числовой итерационный алгоритм к измеренному сигналу SHG для извлечения спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров, путем минимизации функции ошибок, определенной между измеренным сигналом SHG и сигналом SHG, вычисленным из измеренного спектра и данной спектральной фазы.
5. Способ по любому из пп. 1-3, в котором применение заданных спектральных фаз для выполнения дисперсионного сканирования дополнительно осуществляют непрерывно или пошаговым образом, причем длительность импульса в течение сканирования пересекает минимум.
6. Способ по любому из пп. 1-3, в котором нелинейный процесс включает в себя генерацию суммарной частоты, генерацию разностной частоты, оптический эффект Керра и соответствующие эффекты нелинейной модуляции фазы, и/или генерацию третьей гармоники, происходящие в газах, твердых телах, жидкостях или плазме.
7. Способ по любому из пп. 1-3, в котором применение числового итерационного алгоритма включает в себя определение функции спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров, в виде функции дискретной выборки, функции разложения Тейлора или функции рядов Фурье.
8. Способ по любому из пп. 1-3, в котором функция спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров, может дополнительно быть представлена в виде ее последовательных производных по частоте.
9. Способ по любому из пп. 1-3, включающий в себя корректировку неплоского отклика спектрального детектирования путем
a) моделирования кривой регистограммы для ограниченного преобразованием Фурье импульса;
b) сравнения предельного значения смоделированного сканирования с предельным значением измеренного сканирования для вычисления спектрального отклика, подлежащего компенсации так, чтобы числовой интеграл кривой регистограммы по параметру дисперсионного сканирования - предельная частота - не зависел от первоначальной спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров;
c) компенсирования вычисленного спектрального отклика путем деления на него экспериментальной кривой регистограммы или путем его включения в процесс извлечения посредством его умножения на идеальную модельную кривую регистограммы на каждой итерации.
10. Способ по любому из пп. 1-3, включающий в себя компенсацию неплоского отклика спектрального детектирования путем минимизации функции ошибок для каждой длины волны, причем полная ошибка представляет собой взвешенную функцию всех этих ошибок.
11. Способ по любому из пп. 1-3, в котором применение заданных спектральных фаз для выполнения дисперсионного сканирования включает в себя использование стекла различной толщины, клиньев, призм, гризм, дифракционные решетки, газовых элементов переменного давления, и/или оптических модуляторов, например, акустооптических, электрооптических и/или устройств, основанных на жидких кристаллах.
12. Способ по любому из пп. 1-3, в котором измеренный сигнал SHG вычисляют путем
a) применения преобразования Фурье к спектру импульса, подлежащего определению параметров, для получения соответствующего электрического поля во временной области;
b) возведения в квадрат зависимого от времени поля для выполнения вычисления SHG; и
c) применения обратного преобразования Фурье для получения спектра SHG.
13. Способ по п. 12, в котором для вычисления SHG спектр умножают на соответствующий спектральный фильтр.
14. Способ по любому из пп. 1-3 и 13, в котором сверхкороткие лазерные импульсы включают в себя импульсы вплоть до лазерных импульсов с двумя-тремя циклами.
15. Способ по любому из пп. 1-3 и 13, в котором сверхкороткие лазерные импульсы включают импульсы вплоть до лазерных импульсов с одним циклом.
16. Способ по любому из пп. 1-3 и 13, в котором сверхкороткие лазерные импульсы включают лазерные импульсы с циклами между 3 и 1, в частности, с циклами между 2 и 1.
17. Способ по любому из пп. 1-3 и 13, в котором компрессор лазерного импульса представляет собой компрессор на чирпирующих отражателях.
18. Система определения параметров сверхкоротких лазерных импульсов, содержащая:
а) источник заданных спектральных фаз, выполненный с возможностью применения их к источнику импульсов, подлежащих определению параметров и предназначенных для выполнения дисперсионного сканирования;
b) нелинейный процесс;
c) датчик для измерения результирующего сигнала;
d) модуль обработки данных, выполненный с возможностью применения числового итерационного алгоритма к измеренному сигналу для извлечения спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров, путем минимизации функции ошибок, определенной между измеренным сигналом и сигналом, который вычислен из спектра, измеренного или извлеченного из измеренного сигнала, и итерационного приближения спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров.
19. Система по п. 18, содержащая датчик для измерения спектра импульсов, подлежащих определению параметров.
20. Система по п. 18 или 19, содержащая в качестве источника заданных спектральных фаз стекла различной толщины, клинья, призмы, гризмы, дифракционные решетки, газовые элементы переменного давления и/или оптические модуляторы, например, акустооптические, электрооптические и/или устройства, основанные на жидких кристаллах.
21. Система по п. 18 или 19, содержащая в качестве нелинейного процесса генерацию второй гармоники, генерацию суммарной частоты, генерацию разностной частоты, оптический эффект Керра, соответствующие эффекты нелинейной модуляции фазы и/или генерацию третьей гармоники, происходящие в газах, твердых телах, жидкостях или плазме.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PT105926 | 2011-10-11 | ||
| PT10592611 | 2011-10-11 | ||
| PCT/IB2012/055522 WO2013054292A1 (en) | 2011-10-11 | 2012-10-11 | Method and device for the simultaneous compression and characterization of ultrashort laser pulses |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014113995A true RU2014113995A (ru) | 2015-11-20 |
| RU2621487C2 RU2621487C2 (ru) | 2017-06-06 |
Family
ID=47324217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014113995A RU2621487C2 (ru) | 2011-10-11 | 2012-10-11 | Способ и устройство для одновременного сжатия и определения параметров сверхкоротких лазерных импульсов |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9397463B2 (ru) |
| EP (1) | EP2766963B1 (ru) |
| JP (1) | JP6188726B2 (ru) |
| KR (1) | KR20140102647A (ru) |
| BR (1) | BR112014008853A2 (ru) |
| CA (1) | CA2852028C (ru) |
| ES (1) | ES2854828T3 (ru) |
| LT (1) | LT2766963T (ru) |
| PT (1) | PT2766963T (ru) |
| RU (1) | RU2621487C2 (ru) |
| SG (2) | SG10201602820RA (ru) |
| WO (1) | WO2013054292A1 (ru) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012135073A2 (en) | 2011-03-25 | 2012-10-04 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Adaptive laser system for ophthalmic use |
| US9048632B1 (en) | 2013-03-15 | 2015-06-02 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Ultrafast laser apparatus |
| EP3012925B1 (en) * | 2014-10-23 | 2020-05-27 | Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY | Device and method for characterizing an ultrashort laser pulse |
| EP3062075B1 (en) | 2015-02-06 | 2024-01-10 | Universitat Politècnica De Catalunya | Optical system and method for ultrashort laser pulse characterization |
| US10908026B2 (en) | 2016-08-10 | 2021-02-02 | Sphere Ultrafast Photonics, S.A. | System and method for calculating the spectral phase of laser pulses |
| CN106989834B (zh) * | 2017-03-28 | 2019-01-22 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种能同时诊断超短脉冲激光的啁啾特性与时空分布特性的方法 |
| EP3645987B1 (en) | 2017-06-26 | 2024-05-01 | Sphere Ultrafast Photonics SL | Method and system for characterization and compression of ultrashort pulses |
| US12007274B2 (en) | 2018-11-08 | 2024-06-11 | Sphere Ultrafast Photonics Sa | Device and method for ultrashort pulse temporal measurement |
| CN111795753B (zh) * | 2020-06-25 | 2021-08-06 | 华南理工大学 | 基于时空频压缩的超快时空频信息实时测量方法和系统 |
| CN113819840B (zh) * | 2021-08-01 | 2022-09-23 | 北京工业大学 | 一种基于直反射三光路激光外差干涉渐开线样板测量的光学非线性误差补偿方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5530544A (en) * | 1992-10-26 | 1996-06-25 | Sandia Corporation | Method and apparatus for measuring the intensity and phase of one or more ultrashort light pulses and for measuring optical properties of materials |
| RU2079941C1 (ru) * | 1994-06-01 | 1997-05-20 | Физический институт им.П.Н.Лебедева РАН | Устройство для определения характеристик однократных сверхкоротких импульсов лазерного излучения |
| JP3378530B2 (ja) * | 1999-05-19 | 2003-02-17 | 日本電信電話株式会社 | 光信号電界の時間波形測定方法及び装置 |
| US7450618B2 (en) * | 2001-01-30 | 2008-11-11 | Board Of Trustees Operating Michigan State University | Laser system using ultrashort laser pulses |
| AU2002340711A1 (en) * | 2001-05-04 | 2002-11-18 | Quantronix Corporation | Apparatus and method for measuring intensity and phase of a light pulse with an interferometric asymmetric single-shot autocorrelator |
| CN100483871C (zh) * | 2004-07-21 | 2009-04-29 | 费姆托激光产品股份有限公司 | 具有稳定频率的辐射的生成 |
| US20060120483A1 (en) * | 2004-12-07 | 2006-06-08 | Mcalexander William I | Heterodyne-based optical spectrum analysis using data clock sampling |
| EP2232653B1 (en) * | 2007-12-21 | 2013-03-27 | Board of Trustees of Michigan State University | Phase control in ultrashort pulse lasers by a deformable mirror in the pulse stretcher |
| US8165838B2 (en) * | 2008-06-02 | 2012-04-24 | Lumenis Ltd. | Laser system calibration |
-
2012
- 2012-10-11 SG SG10201602820RA patent/SG10201602820RA/en unknown
- 2012-10-11 RU RU2014113995A patent/RU2621487C2/ru active
- 2012-10-11 ES ES12798377T patent/ES2854828T3/es active Active
- 2012-10-11 PT PT127983773T patent/PT2766963T/pt unknown
- 2012-10-11 SG SG11201401392WA patent/SG11201401392WA/en unknown
- 2012-10-11 EP EP12798377.3A patent/EP2766963B1/en active Active
- 2012-10-11 KR KR1020147012475A patent/KR20140102647A/ko not_active Withdrawn
- 2012-10-11 BR BR112014008853A patent/BR112014008853A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2012-10-11 WO PCT/IB2012/055522 patent/WO2013054292A1/en active Application Filing
- 2012-10-11 US US14/364,668 patent/US9397463B2/en active Active
- 2012-10-11 LT LTEP12798377.3T patent/LT2766963T/lt unknown
- 2012-10-11 CA CA2852028A patent/CA2852028C/en active Active
- 2012-10-11 JP JP2014555320A patent/JP6188726B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2766963B1 (en) | 2021-01-06 |
| BR112014008853A2 (pt) | 2017-04-25 |
| KR20140102647A (ko) | 2014-08-22 |
| LT2766963T (lt) | 2021-02-25 |
| US9397463B2 (en) | 2016-07-19 |
| ES2854828T3 (es) | 2021-09-23 |
| WO2013054292A1 (en) | 2013-04-18 |
| CA2852028A1 (en) | 2013-04-18 |
| JP6188726B2 (ja) | 2017-08-30 |
| CA2852028C (en) | 2019-11-26 |
| RU2621487C2 (ru) | 2017-06-06 |
| SG10201602820RA (en) | 2016-05-30 |
| SG11201401392WA (en) | 2014-05-29 |
| PT2766963T (pt) | 2021-02-09 |
| US20140321486A1 (en) | 2014-10-30 |
| EP2766963A1 (en) | 2014-08-20 |
| JP2015533209A (ja) | 2015-11-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2014113995A (ru) | Способ и устройство для одновременного сжатия и определения параметров сверхкоротких лазерных импульсов | |
| EP3497416B1 (en) | Ultrashort laser pulse characterization method and system | |
| CN105628642A (zh) | 一种提高太赫兹光学检测系统频谱信噪比的方法 | |
| CN103968960B (zh) | 一种测量同步脉冲激光器的同步精度的方法 | |
| Nowakowski et al. | The effect of laser pulse bandwidth on the measurement of the frequency fluctuation correlation functions in 2D electronic spectroscopy | |
| US11035737B2 (en) | Method and system for characterization and compression of ultrashort pulses | |
| US8760661B2 (en) | Method and apparatus for compressing ultrashort optical pulses | |
| CN104316204B (zh) | 一种高精度的变频干涉的四步相移标定方法 | |
| CN103267894A (zh) | 非周期信号的幅频谱检测方法和系统 | |
| EP4080179A1 (en) | Method and system for the temporal and spectral characterization of the amplitude and phase of ultrashort laser pulses | |
| US6856393B2 (en) | Method of measuring a physical function using a composite function which includes the physical function and an arbitrary reference function | |
| CN101660948B (zh) | 啁啾皮秒脉冲频谱干涉测量方法 | |
| McCole et al. | Spectral-to-temporal amplitude mapping polarization spectroscopy of rotational transients | |
| Barbero et al. | Measuring ultrafast laser pulses using a single-shot amplitude swing implementation | |
| Trebino | Frog | |
| Barbero et al. | Measuring ultrafast vector pulses with amplitude swing | |
| EP2278302B1 (en) | Method of measuring temporal profiles of optical pulses | |
| Rasekh et al. | Nonlinear Response of Water Vapour at THz Frequencies | |
| Bender et al. | Complimentary ultrashort laser pulse characterization using SHG FROG and MOSAIC | |
| Schlauderer | Characterization of ultrashort mid-infrared femtosecond pulses using cross-correlation frequency resolved optical gating (XFROG) | |
| Safonov et al. | Parametric generation of even polarization harmonics in a layer with cubic nonlinearity | |
| Kohler et al. | Intensity and phase measurements of femtosecond pulses from a chirped pulse amplifier | |
| Mirhosseini et al. | Photon efficient wavefront sensing using an SLM for polarization-based weak measurements |