光波的波形测量装置和方法制造方法及图纸

技术编号:18465308 阅读:43 留言:0更新日期:2018-07-18 15:39
本发明专利技术提供一种用于测量光波的波形的装置及方法,根据本发明专利技术的实施例的光波测量装置包括:脉冲分离部,将输入光波分离为基础脉冲和信号脉冲;时间延迟调整部,调整所述基础脉冲和所述信号脉冲之间的时间延迟;聚焦部,将调整时间延迟的所述基础脉冲和所述信号脉冲聚焦到电离物质;以及电离量测量部,从借助聚焦的所述基础脉冲以及所述信号脉冲生成的电子和/或离子测量电离量,其中,所述光波测量装置根据时间延迟而获取通过信号脉冲而变化的电离变化量,从而获取输入光波的波形。

A device and method for measuring the waveform of light wave

The present invention provides a device and method for measuring the waveforms of light waves. According to the embodiment of the invention, a light wave measuring device includes a pulse separation unit, which separates the input light wave into a base pulse and a signal pulse; a time delay adjustment unit adjusts the time delay between the basic pulse and the signal pulse; focusing on the time delay; The base pulse and the signal pulse that adjust the time delay are focused on the ionizing substance, and the ionization measurement unit is measured from the electron and / or ion generated by the focused basic pulse and the signal pulse, in which the optical wave measurement device obtains the passing signal according to the time delay. The variation of ionization is changed by pulse and the waveforms of input light are obtained.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光波的波形测量装置和方法
本专利技术涉及用于测量光波的装置和方法,更为具体地,涉及一种用于在时域内测量光波的波形的装置及方法。
技术介绍
通常,具有脉冲形态的光波的波形的测量是多个应用领域中的必要因素。为了测量光波的电场随时间变化的形状即波形,需要在时域(timedomain)或者频域(frequencydomain)测量光波的振幅和相位。根据现有技术,为了测量光波而使用多样的方法。为了测量光波而最广泛使用的方法之一是利用在非线性物质中生成的谐波(harmonicradiation)。其中,利用自相关(autocorrelation)关系的方式被广泛使用。在自相关方式中,利用光学干涉仪等而将输入光波分为两个脉冲,并将两个脉冲在非线性物质内重新结合,从而形成谐波。当两个脉冲在时域叠加时,谐波的强度会增加,因此能够通过测量基于两个脉冲之间的时间延迟的谐波强度而确定输入光波的大致的脉冲宽度。但是根据利用自相关关系的方式,只能获取针对光波的脉冲宽度的大致的信息,而无法获取针对光波的相位的信息。因此无法测量光波的波形。作为在频域中测量光谱的振幅和相位的方法,可以举出频率光分解(Frequency-ResolvedOpticalGating:FROG)方式和频率干涉电场重构(SpectralPhaseInterferometryforDirectElectric-FieldReconstruction:SPIDER)方式的例子。在频率光分解方式和频率干涉电场重构方式下,与自相关方式类似地利用光学干涉仪等而将输入光波分成两个脉冲,并根据两个脉冲之间的延迟时间来测量在非线性物质中把两个脉冲重新结合而生成的谐波的光谱。在使用如上所述的方式的情况下,能够使用脉冲复原算法来测量输入光波的波形。然而上述的方法都基于由非线性物质生成的谐波来测量光波,因此存在仅适用于与非线性物质的相位整合条件匹配的特定的波长的问题。以往提出过一种利用不具有非线性物质的波长限制问题的物质的电离而测量光波的脉冲的方法。现有的利用多光子电离的光波测量方法将光波分为两个脉冲,然后将它们聚焦在电离物质,从而测量根据两个脉冲之间的时间延迟而变化的电离量。在该方法中,对应于将由光波产生的电离量描述为基于多光子电离的电离量的自相关(autocorrelation)方式,并且不存在针对光波的相位的信息。因此,虽然能够测量光波的大致的脉冲宽度,但是无法测量光波的波形。在阿秒条纹相机(Attosecondstreakcamera)方法或者Petahertz光学示波(Petahertzopticaloscilloscope)方法中,利用高次谐波测量光波的波形。但是,这种方法的缺点为需要高次谐波产生装置及极紫外线测量装置。最终,根据现有技术的光波测量方法具有如下的问题:-在自相关方式下不提供针对光波的相位的信息,因此无法测量光波的波形。-使用非线性物质的光波测量方法(自相关方式、频率光分解方式、频率干涉电场重构方式等)仅可在有限的波长范围内得到引用。-利用现有的物质的多光子电离而测量光波的方式相当于自相关方式,因此无法测量光波的波形。-利用高次谐波的方法需要复杂的高次谐波产生装置及极紫外线测量装置。因此,需要一种用于克服上述的缺点并利用具有简单的构成的装备而在时域测量光波的波形的技术。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的在于提供一种在时域内能够准确地测量光波的波形的光波测量装置及方法。并且,本专利技术的目的在于,提供一种能够不存在利用非线性物质测量波形时发生的波长范围的限制问题而测量光波的波形的光波测量装置及方法。并且,本专利技术的目的在于提供一种无复杂的高次谐波产生装置和极紫外线测量装置而测量光波的波形的光波测量装置及方法。本专利技术的目的并不局限于以上提到的目的,未提及的本专利技术的其他目的及优点能够通过下述的说明而被理解,并且能够根据本专利技术的实施例而更明确地被理解。并且,本专利技术的目的和优点能够通过权力要求书的范围中的手段和它们的组合而实现,这一点能够被容易地知晓。技术手段根据本专利技术的一实施例的光波测量装置,具备:脉冲分离部,将输入光波分离为基础脉冲和信号脉冲;时间延迟调整部,调整所述基础脉冲和所述信号脉冲之间的时间延迟;聚焦部,将调整时间延迟的所述基础脉冲和所述信号脉冲聚焦到电离物质;以及电离量测量部,从借助聚焦的所述基础脉冲以及所述信号脉冲生成的电子和/或离子测量电离量,所述光波测量装置根据所述时间延迟而获取通过信号脉冲而变化的电离变化量,从而获取输入光波的波形。并且,根据本专利技术的另一实施例的光波测量装置由通过下述的[数学式3]计算出的信号脉冲的波形获取输入光波的波形:[数学式3]在所述[数学式3]中,δN(τ)表示根据时间延迟τ而由于信号脉冲变化的电离变化量,N0表示仅利用基础脉冲生成的电离量,g(t-τ)表示针对基础脉冲F(t-τ)的电场强度的电离率的微分值,ES(t)表示信号脉冲的波形。并且,根据本专利技术的又一实施例的光波测量装置在与电离物质反应的基础脉冲的脉冲宽度为基础脉冲的变换限制脉冲宽度ΔTL的2.5倍以下的情况下,输入光波的波形从利用下述的[数学式4]计算出的信号脉冲的波形获取:[数学式4]δN(τ)∝ES(τ)。在本专利技术的一实施例中,所述电离物质利用气体构成。并且,在本专利技术的一实施例中,所述电离物质利用末端具有尖锐的形状的金属体构成。并且,在本专利技术的一实施例中,所述电离物质利用布置于基板上的纳米结构物构成。并且,根据本专利技术的又一实施例的光波测量装置还包括:一个以上的脉冲强度调整部,根据预定的比率调整基础脉冲和/或信号脉冲的强度。并且,根据本专利技术的又一实施例的光波测量装置包括:一个以上的分散调整部,调整基础脉冲和/或信号脉冲的分散。并且,根据本专利技术的又一实施例的光波测量装置的脉冲分离部是将所述输入光波以预定的比率分离为所述基础脉冲和所述信号脉冲的分束器。并且,根据本专利技术的又一实施例的光波测量装置的所述时间延迟调整部包括一个以上的反射镜,并且调整所述一个以上的反射镜的位置而调整所述基础脉冲和所述信号脉冲之间的时间延迟。并且,根据本专利技术的又一实施例的光波测量装置包括:脉冲结合部,使基础脉冲和信号脉冲的路径一致。并且,根据本专利技术的又一实施例的光波测量装置的脉冲分离部包括以预定比率划分的第一区域和第二区域,所述第一区域使所述输入光波的一部分反射而生成基础脉冲,所述第二区域使所述输入光波的一部分反射而生成信号脉冲,时间延迟调整部使所述第一区域或所述第二区域的位置移动,从而调整所述基础脉冲和所述信号脉冲之间的时间延迟。并且,根据本专利技术的又一实施例的光波测量装置包括:第二脉冲分离部,使所述基础脉冲分离为第一基础脉冲和第二基础脉冲;第二聚焦部,使所述第二基础脉冲聚焦到第二电离物质;以及第二电离量测量部,从由通过所述第二聚焦部聚焦的脉冲生成的电子和/或离子测量电离量,所述聚焦部将所述第一基础脉冲和所述信号脉冲聚焦到电离物质,所述电离量测量部从由聚焦的所述第一基础脉冲和所述信号脉冲生成的电子和/或离子测量电离量,并且,根据所述延迟时间而获取标准化的电离变化量,从而获取所述输入光波的波形,其中,所述标准化的电离变化量由在所述电离量测量部中利用所述第一基础脉冲和所述信号脉冲而获取的电本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种光波测量装置,根据时间延迟而获取通过信号脉冲而变化的电离变化量,从而获取输入光波的波形,其中,包括:脉冲分离部,将输入光波分离为基础脉冲和信号脉冲;时间延迟调整部,调整所述基础脉冲和所述信号脉冲之间的时间延迟;聚焦部,将调整时间延迟的所述基础脉冲和所述信号脉冲聚焦到电离物质;以及电离量测量部,从借助聚焦的所述基础脉冲以及所述信号脉冲生成的电子和/或离子测量电离量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.18 KR 10-2015-0161981;2015.12.03 KR 10-2011.一种光波测量装置,根据时间延迟而获取通过信号脉冲而变化的电离变化量,从而获取输入光波的波形,其中,包括:脉冲分离部,将输入光波分离为基础脉冲和信号脉冲;时间延迟调整部,调整所述基础脉冲和所述信号脉冲之间的时间延迟;聚焦部,将调整时间延迟的所述基础脉冲和所述信号脉冲聚焦到电离物质;以及电离量测量部,从借助聚焦的所述基础脉冲以及所述信号脉冲生成的电子和/或离子测量电离量。2.如权利要求1所述的光波测量装置,其中,所述输入光波的波形由通过下述的[数学式3]计算出的信号脉冲的波形获取:[数学式3]在所述[数学式3]中,δN(τ)表示根据时间延迟τ而由于信号脉冲变化的电离变化量,N(τ)表示根据时间间距τ而测量的电离量,N0表示仅利用基础脉冲生成的电离量,g(t-τ)表示针对基础脉冲(F(t-τ))的电场强度的电离率的微分值,ES(t)表示信号脉冲的波形。3.如权利要求1所述的光波测量装置,其中,在与电离物质反应的基础脉冲的脉冲宽度为基础脉冲的变换限制脉冲宽度(ΔTL)的2.5倍以下的情况下,所述输入光波的波形从利用下述的[数学式4]计算出的信号脉冲的波形获取:[数学式4]4.如权利要求1所述的光波测量装置,其中,所述电离物质利用气体构成。5.如权利要求1所述的光波测量装置,其中,所述电离物质利用末端具有尖锐的形状的金属体构成。6.如权利要求1所述的光波测量装置,其中,所述电离物质利用布置于基板上的纳米结构物构成。7.如权利要求1所述的光波测量装置,其中,还包括:一个以上的脉冲强度调整部,根据预定的比率调整所述基础脉冲和/或所述信号脉冲的强度。8.如权利要求1所述的光波测量装置,其中,还包括:一个以上的分散调整部,调整所述基础脉冲和/或所述信号脉冲的分散。9.如权利要求1所述的光波测量装置,其中,所述脉冲分离部是将所述输入光波以预定的比率分离为所述基础脉冲和所述信号脉冲的分束器。10.如权利要求1所述的光波测量装置,其中,所述时间延迟调整部包括一个以上的反射镜,所述时间延迟调整部调整所述一个以上的反射镜的位置而调整所述基础脉冲和所述信号脉冲之间的时间延迟。11.如权利要求1所述的光波测量装置,其中,还包括:脉冲结合部,使所述基础脉冲和所述信号脉冲的路径一致。12.如权利要求1所述的光波测量装置,其中,所述脉冲分离部包括以预定比率划分的第一区域和第二区域,所述第一区域使所述输入光波的一部分反射而生成基础脉冲,所述第二区域使所述输入光波的一部分反射而生成信号脉冲,所述时间延迟调整部使所述第一区域或所述第二区域的位置移动,从而调整所述基础脉冲和所述信号脉冲之间的时间延迟。13.如权利要求1所述的光波测量装置,其中,包括:第二脉冲分离部,使所述基础脉冲分离为第一基础脉冲和第二基础脉冲;第二聚焦部,使所述第二基础脉冲聚焦到第二电离物质;以及第二电离量测量部,从由通过所述第二聚焦部聚焦的所述第二基础脉冲生成的电子和/或离子测量电离量,所述聚焦部将所述第一基础脉冲和所述信号脉冲聚焦到电离物质,所述电离量测量部从由聚焦的所述第一基础脉冲和所述信号脉冲生成的电子和/或离子测量电离量,并且,根据所述延迟时间而获取标准化的电离变化量,从而获取所述输入光波的波形,其中,所述标准化的电离变化量由在所述电离量测量部利用所述第一基础脉冲和所述信号脉冲而获取的电离量以及在所述第二电离量测量部仅利用所述第二基础脉冲获取的电离量获得。14.如权利要求1所述的光波测量装置,其中,包括:第二聚焦部,将聚焦到所述电离物质而生成电子和/或离子的所述基础脉冲聚焦到第二电离物质所在的聚焦地点;以及第二电离量测量部,从由通过所述第二聚焦部聚焦的所述基础脉冲生成的电子和/或离子测量电离量,并且,根据所述延迟时间而获取标准化的电离变化量,从而获取所述输入光波的波形,其中,所述标准化的电离变化量由在所述电离量测量部利用所述基础脉冲和所述信号脉冲而获取的电离量以及在所述第二电离量测量部仅利用所述基础脉冲获取的电离量获得。15.一种光波测量方法,包括如下的步骤:将输入光波分离为基础脉冲和信号脉冲;调整所述基础脉冲和所述信号脉冲之间的时间延迟;将调整时间延迟的所述基础脉冲和所述信号脉冲聚焦到电离物质;从由聚焦的所述基础脉冲以及所述信号脉冲生成的电子和/或离子测量电离量;以及根据所述延迟时间而获取由于所述信号脉冲变化的电离变化量,从而获取所述输入光波的波形。16.如权利要求15所述的光波测量方法,其中,所述输入光波的波形由通过下述的[数学式3]计算出的信号脉冲的波形获取:[数学式3]在所述[数学式3]中,δN(τ)表示根据时间延迟τ而由于信号脉冲变化的电离变化量,N(τ)表示根据时间间距τ而测量的电离量,N0表示仅利用基础脉冲生成的电离量,g(t-τ)表示针对基础脉冲(F(t-τ))的电场强度的电离率的微分值,ES(t)表示信号脉冲的波形。17.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员:金坰泽南昌熙朴升凡曹优植金敬承
申请(专利权)人:基础科学研究院光州科学技术院
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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