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什么是干涉測(cè)量自相關(guān)儀

干涉自相關(guān)分析測(cè)量這一*技術(shù)被廣泛應(yīng)用于鎖模激光器超短脈沖的診斷。超短脈沖時(shí)間寬度一般從幾fs到幾個(gè)ps，脈沖可能會(huì)有相位調(diào)制，因此有些脈沖可能沒(méi)有帶寬限制。不同于強(qiáng)度自相關(guān)儀（也被廣泛用于測(cè)量脈沖寬度），干涉自相關(guān)儀則會(huì)提供更多關(guān)于相位調(diào)制的信息。盡管這些信息不能處理得出完成的相位時(shí)間依賴，但是它的相位信息對(duì)于激光系統(tǒng)使用者可以提供非常重要的參考價(jià)值。

典型情況下，干涉自相關(guān)儀將光束分為兩束激光。兩束光沿不同的路徑，這兩束路徑的差異被一個(gè)自由空間電機(jī)控制。終有相對(duì)延遲的兩個(gè)脈沖被合成一束光進(jìn)入非線性頻率轉(zhuǎn)換晶體中。這里可能是二次諧波效應(yīng)SHG，雙光子吸收效應(yīng)，或者其他手段。因此光電探測(cè)器中的響應(yīng)與兩束光強(qiáng)振幅之和的平方成比例關(guān)系。用X軸表示時(shí)間延遲，Y軸表示振幅。對(duì)一個(gè)有高斯型帶寬限制的脈沖而言，其干涉自相關(guān)可做分析如下：

其中t是兩束光的時(shí)間延遲，w是脈沖的帶寬的平方根（強(qiáng)度半高全寬）。f是光學(xué)載波的頻率。

干涉自相關(guān)儀的特點(diǎn)

方程1的具體意義：項(xiàng)是常數(shù)偏移；第二是表示強(qiáng)度自相關(guān)；第三第四項(xiàng)代表干涉并同時(shí)包含強(qiáng)度自相關(guān)包絡(luò)。干涉自相關(guān)儀大可測(cè)振幅是8，小則接近于0。時(shí)間延遲外面的部分重疊干涉自相關(guān)儀加入常數(shù)項(xiàng)1.左下圖是沒(méi)有相位調(diào)制的800nm、50fs高斯型脈沖干涉自相關(guān)測(cè)試，右側(cè)是相應(yīng)的強(qiáng)度自相關(guān)測(cè)試。

注意兩個(gè)脈沖測(cè)試結(jié)果的半高全寬是不同的。如果我們想從強(qiáng)度自相關(guān)測(cè)試圖中估算出脈沖寬度，則需要在其半高全寬的基礎(chǔ)上除以1.4142，得出的脈寬結(jié)果為50.01fs，幾乎完美接近光源的脈沖寬度。如果從干涉自相關(guān)測(cè)試圖中估算脈沖寬度，則需要在其半高全寬基礎(chǔ)上除以1.5331，得到48.82的脈沖寬度。（注意干涉自相關(guān)測(cè)試低估了脈沖寬度，因?yàn)樾枰?jì)算干涉自相關(guān)的包絡(luò)，而舉例中的脈沖寬度是根據(jù)干涉自相關(guān)條紋譜得出的）

現(xiàn)在我們討論一下在相位調(diào)制情況下的脈沖。如上所述相干自相關(guān)測(cè)試對(duì)相位調(diào)制很敏感。它的形貌會(huì)隨著不同形式的調(diào)制而改變。左下圖是一個(gè)800nm，50fs脈寬的干涉測(cè)試信號(hào)。注意強(qiáng)度自相關(guān)基本是和相位調(diào)制無(wú)關(guān)的，而干涉自相關(guān)測(cè)試情況則會(huì)隨著相位調(diào)制發(fā)生明顯的變化。

總結(jié)

從這些例子中可以明顯看出，干涉自相關(guān)不適合作為源數(shù)據(jù)用來(lái)估算測(cè)量信號(hào)的脈沖寬度。

二階啁啾

要從干涉自相關(guān)測(cè)試中預(yù)估脈沖寬度，我們需要移除公式1中的1、3、4項(xiàng)?？梢酝ㄟ^(guò)平均干涉自相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)，利用傅里葉算法達(dá)到這個(gè)目的。而利用這種從干涉自相關(guān)測(cè)試提取強(qiáng)度自相關(guān)的方法，我們可以測(cè)量經(jīng)過(guò)各種相位調(diào)制過(guò)的脈沖寬度。

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