中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光物理聯(lián)合實驗室提出了單次曝光超短脈沖時空耦合測量新方案,可以在無需參考光的條件下,實現(xiàn)超短脈沖時空耦合單次曝光測量,相關(guān)研究成果以“Simple single-shot complete spatiotemporal intensity and phase measurement of an arbitrary ultrashort pulse using coherent modulation imaging”為題發(fā)表于Optics Letters。
超短脈沖時空耦合單次曝光測量可以實現(xiàn)超短脈沖的時空振幅和相位的測量,在高功率激光器的脈沖診斷方面具有重要的應用價值,傳統(tǒng)的單次曝光超短脈沖時空相位測量一般采用引入?yún)⒖济}沖干涉的方法,該類方法具有復雜的光路設計,對環(huán)境穩(wěn)定性要求較高,并且空間分辨率受干涉系統(tǒng)的限制。
針對以上問題,研究人員提出了一種針對空間光譜單次測量的相干調(diào)制成像技術(shù)(CMISS),該技術(shù)單次記錄多個波長下的編碼衍射光斑,并根據(jù)該衍射光斑,利用編碼相位重建算法可以得到不同波長下的空間相位信息,結(jié)合FROG的時空測量結(jié)果,可以將不同波長的空間信息進行耦合,從而實現(xiàn)超短脈沖的時空耦合測量。
實驗中對fs脈沖、振幅型分辨率板和相位臺階板進行了復振幅測量,其空間分辨率為44μm,相位測量誤差優(yōu)于0.04rad。該方法不需要參考脈沖,光路設計簡易,并且在理論上可以達到系統(tǒng)的空間衍射分辨極限,在高功率激光器單發(fā)次脈沖診斷及復雜超短脈沖的時空耦合測量方面具有重要的應用前景。
相關(guān)工作得到了國家自然科學基金、中科院先導A項目、中國科學院科研儀器設備研制項目的支持。
圖1 CMISS光路圖
圖2 CMISS測量衍射光斑及時空耦合測量結(jié)果圖
圖3 CMISS空間振幅和相位分辨率精度測量圖