一种测量阿秒脉冲脉宽的方法，包括以下步骤：１）将由激光和阿秒脉冲构成的合束光聚焦在稀有气体上，经过单光子电离形成包含阿秒脉冲信息的光电子信号；２）采集光电子信号，得到光电子谱；３）利用光电子谱和阿秒脉冲的关系公式对光电子谱进行分析，得到阿秒脉冲的脉宽。本发明专利技术建立光电子谱和阿秒脉冲之间的直接关系，通过测量光电子谱宽来获得阿秒脉冲的脉宽，该方案简化了测量方法，避免了大量拟合计算，测量结果精确。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。技术背景随着超快技术的发展，强激光脉冲不断地縮短，其脉宽已达到光周期量级。这种周期量级激光脉冲(5飞秒左右)与原子相互作用使 得更短脉冲的产生又有了一个新的突破，己实现了单个的阿秒脉冲。 阿秒脉冲可以实现原子和分子内电子运动的实时测量和控制，从而近 几年来吸引了越来越多的关注。单阿秒脉冲已经被用于观测原子内核 层的演化过程，电子隧道电离和控制高次谐波的产生。所有的这些应 用都依赖于单阿秒脉冲，因此对于阿秒脉冲的测量非常重要。目前，测量阿秒脉冲的方法大致有以下两种方案(l)采用自相 关技术；(2)采用交叉相关技术。其中，由于阿秒脉冲的强度较低， 而且在超紫外区域，测量所需的非线性现象缺乏，所以使用自相关方 法测量单阿秒脉冲仍然面临许多困难。使用相关交叉技术是目前测量 单阿秒脉冲的比较普遍的方法，这种方法使用飞秒激光作为参考时 间，通过拟合光电子谱随相位变化的能量漂移或展宽来得到阿秒脉冲 的脉宽，这种方法非常复杂，不仅要求一系列的光电子谱，而且需要 大量的拟合计算。到目前为止，光电子谱和单阿秒脉冲之间的直接的 量子关系还没有建立。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，操作简 单，计算量小，测量精度高。，包括以下步骤(4) 将由激光和阿秒脉冲构成的合束光聚焦在稀有气体上，经过 单光子电离形成包含阿秒脉冲信息的光电子信号；(5) 采集光电子信号，得到光电子谱；(6) 利用光电子谱和阿秒脉冲的关系公式对光电子谱进行分析， 得到阿秒脉冲的脉宽；所述关系公式具体为<formula>formula see original document page 4</formula>采用原子单位，其中，A^为光电子能谱谱宽，有质动力能t;=《，五为激光场振幅，e为电子电量，叫为激光场角频率，、为阿秒脉冲 脉宽，电子的初始能量丄。二p—/。， p为阿秒脉冲的角频率，/。为原子 的电离能。本专利技术建立光电子谱和阿秒脉冲之间的直接关系，通过测量光电 子谱宽来获得阿秒脉冲的脉宽。该方案简化了测量方法，仅需要测量 一个光电子谱，另外避免了拟合计算，测量方法更加简单精确。附图说明图1为本专利技术原理示意图2为实例一对应的光电子谱宽与阿秒脉冲脉宽关系图及光电 子能谱图，图2 (a)光电子谱宽与阿秒脉冲脉宽关系图，图2 (b) 为光电子能谱图3为实例二对应的谱宽与阿秒脉宽关系图。具体实施实例图1为本专利技术原理示意图"其中虚线表示激光场，实线表示阿秒 脉冲，下面结合实例和附图对本专利技术作进一步说明。实例一采用的稀有气体为氦气，激光强度为8xl0'3fTcm-2，波长为800nm。 阿秒脉冲强度为5x1012,^2，(阿秒脉冲)角频率为3.42a,u.。激光场通过单光子电离将阿秒脉冲转化成光电子信号，采集光电子信号得到包含阿秒脉冲信息的光电子谱。建立光电子谱和阿秒脉冲之间的精确的关系，如上述关系公式所示，该公式中用的是原子单位，其中M表 示光电子能谱的谱宽，有质动力能t;=《，￡为电场振幅，叫为激"4"02光场的角频率，e为电子电量，、为阿秒脉冲的脉宽，电子的初始能 量丄。二p—/。， p为阿秒脉冲的角频率，/。为原子的电离能。为了验证 本专利技术的正确性，同时使用解含时薛定谔方程进行测量用于与本专利技术测得结果比较，图2为阿秒能谱图及光电子谱宽与阿秒脉冲脉宽关系 图，其中，图2(a)由解含时薛定谔方程得到的光电子谱图，图2(b)中 的点线和实线分别是由解含时薛定谔方程和本专利技术中的方法得到阿 秒脉宽与光电子谱宽关系图。参考图2(b)中实线表示的曲线，当测到某一光电子谱宽时，则可 以由曲线得到对应的阿秒脉冲脉宽。比如，实验中测到光电子谱宽为 37.5eV，对应于图2(b)中C点，则可以由关系公式得到的图中读出阿 秒脉宽为300as。为了检验该方法的准确性，我们用通过解含时薛定 谔方程来模拟得到光电子谱图，如图2(a)所示，当谱宽为37.5eV(光 电子谱的半高宽)，则对应于图2(a)中所示的A、 B两点之间的谱宽， 由解含时薛定谔方程模拟的结果可以得出，其对应的阿秒脉冲为 300as。由此可知，两种不同的方法得到的结果符合的相当好的，说明了该方法的正确性。相比解含时薛定谔方程，本专利技术操作更简单，计算量更小。实例二采用的稀有气体为氦气，激光强度为5xlO"『cm-2 ，波长为 1600nm，阿秒脉冲强度为5xlO'2『cw-2 ，(阿秒脉冲)角频率为3.42a.u。 激光场通过单光子电离将阿秒脉冲转化成光电子信号，最终的光电子 谱继承了阿秒脉冲的信息。根据关系公式得到如图3中实线表示的曲 线，图3中的点线和实线分别是由解含时薛定谔方程和本专利技术中的方 法得到的光电子谱图和阿秒脉宽与光电子谱宽关系图，在实验中测到 的光电谱宽，则可以由图3曲线得到对应的阿秒脉冲脉宽。通过对比， 两种不同方法得到的结果一致。权利要求1、，包括以下步骤(1)将由激光和阿秒脉冲构成的合束光聚焦于稀有气体，经过单光子电离形成包含阿秒脉冲信息的光电子信号；(2)采集光电子信号，得到光电子谱；(3)利用光电子谱和阿秒脉冲的关系公式对光电子谱进行分析，得到阿秒脉冲的脉宽；所述关系公式具体为<maths id="math0001" num="0001" ><math><!]></math> id="icf0001" file="A2008100485230002C1.tif" wi="73" he="7" top= "77" left = "83" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>公式采用原子单位，其中，ΔE为光电子能谱谱宽，有质动力能<maths id="math0002" num="0002" ><math><!]></math> id="icf0002" file="A2008100485230002C2.tif" wi="20" he="9" top= "88" left = "150" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>E为激光场振幅，e为电子电量，ωO为激光场角频率，τx为阿秒脉冲脉宽，电子的初始能量LO＝p-IO，p为阿秒脉冲的角频率，IO为原子的电离能。全文摘要，包括以下步骤1)将由激光和阿秒脉冲构成的合束光聚焦在稀有气体上，经过单光子电离形成包含阿秒脉冲信息的光电子信号；2)采集光电子信号，得到光电子谱；3)利用光电子谱和阿秒脉冲的关系公式对光电子谱进行分析，得到阿秒脉冲的脉宽。本专利技术建立光电子谱和阿秒脉冲之间的直接关系，通过测量光电子谱宽来获得阿秒脉冲的脉宽，该方案简化了测量方法，避免了大量拟合计算，测量结果精确。文档编号G01J11/00GK101334318SQ20081004852公开日2008年12月31日 申请日期2008年7月2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测量阿秒脉冲脉宽的方法，包括以下步骤： （１）将由激光和阿秒脉冲构成的合束光聚焦于稀有气体，经过单光子电离形成包含阿秒脉冲信息的光电子信号； （２）采集光电子信号，得到光电子谱； （３）利用光电子谱和阿秒脉冲的关系公式对光电子谱进行分析，得到阿秒脉冲的脉宽； 所述关系公式具体为：△Ｅ＝２＊ｓｉｎ（ω↓［０］τ↓［ｘ］／２）≈＊ω↓［０］τ↓［ｘ］，公式采用原子单位，其中，ΔＥ为光电子能谱谱宽，有质动力能Ｕ↓［ｐ］＝ｅＥ↑［２］／４ω↓［０］↑［２］，Ｅ为激光场振幅，ｅ为电子电量，ω↓［０］为激光场角频率，τ↓［ｘ］为阿秒脉冲脉宽，电子的初始能量Ｌ↓［０］＝ｐ－Ｉ↓［０］，ｐ为阿秒脉冲的角频率，Ｉ↓［０］为原子的电离能。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陆培祥，兰鹏飞，王少义，李芳，杨振宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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