本发明专利技术属于超快激光测量技术领域，具体涉及一种阿秒脉冲时空结构的测量方法和测量装置，包括：通过驱动光产生阿秒脉冲，引入与驱动光非共线传播的微扰光对阿秒脉冲的产生过程进行调控，扫描微扰光与驱动光之间的相对延时获得空间分辨的高次谐波光谱，利用PCGPA算法从远场高次谐波谱的空间分布二维调制图和远场轴上对应的阿秒脉冲的频谱的二维行迹图中分别提取近场谐波的空间分布和远场轴上的光谱分布，基于远场轴上光谱分布与通过空间傅里叶变换得到的远场谐波的空间分布得到时空分辨的远场谐波谱，通过空间傅里叶变换关系得到时空分辨的近场谐波谱，合成近、远场时空分辨的谐波谱的超连续谱得到阿秒脉冲进而实现阿秒脉冲时空结构的测量。秒脉冲时空结构的测量。秒脉冲时空结构的测量。
【技术实现步骤摘要】
一种阿秒脉冲时空结构的测量方法和测量装置
[0001]本专利技术属于超快激光测量
，更具体地，涉及一种阿秒脉冲时空结构的测量方法和测量装置。
技术介绍
[0002]基于强飞秒脉冲激光与原子分子相互作用辐射高次谐波是产生阿秒脉冲光源的重要途径，其产生的极紫外阿秒脉冲具有超高的时间分辨率，打开了观察原子、分子和固体中超快动力学的大门，由此诞生了诸如阿秒光电子谱、阿秒瞬态吸收光谱等阿秒时间分辨的电子超快动力学探测技术，带来了精密测量领域技术上的革新。为了开发新阿秒光源、拓展其在超快动力学探测技术的应用领域，获取阿秒脉冲的完整信息至关重要，完全定义阿秒脉冲需要表征阿秒脉冲的时间和空间上的振幅和相位分布，因此准确地测量阿秒脉冲的时空分布对于阿秒脉冲的产生和应用有着重要的意义。
[0003]阿秒脉冲的时间测量使用最广泛的技术为频域分辨率光学门阿秒脉冲完全重建技术(Frequency Resolved Optical Gating for Completely Reconstruction Attosecond Bursts,FROG
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CRAB)、FROG
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CRAB技术(Y.Mairesse,et al.,Physical Review A 71(1),1401(2005))是利用原子单光子电离的光电子能谱重构阿秒脉冲相位，该技术存在着中心动量近似弊病和并且对调制光电子能谱的微扰光强度和带宽有限制，为了克服FROG
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CRAB技术的缺陷，研究者们为此开发了PROOF(Phase Retrieval by Omega Oscillation Filtering)技术(M.Chini,et al.,OpticsExpress 18(12),13006
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13016(2010))和基于频率分辨光学门的全光阿秒脉冲诊断技术(Zhen Yang,et al.,Opt.Lett.45,567
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570(2020))。这些阿秒脉冲时间表征方法都依赖于通过原子的光电离将阿秒脉冲转换为电子波包，从而自动平均测量中阿秒脉冲的空间结构。考虑到高次谐波产生过程中可能存在显著的时空耦合，在许多情况下，在空间上平均的时间测量是不充分的。虽然研究者们已经提出了一些测量阿秒空间结构的方法，如SWORD(the spectral wavefrontoptical reconstruction by diffraction)方法(E.Frumker,etal.,Opt.Lett.34,3026
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3028(2009))和LSI(lateral shearing interferometry)方法(Dane R.Austin,etal.,Opt.Lett.36,1746
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1748(2011))，但这些方法都不能与阿秒脉冲时间测量相容。
[0004]以上的阿秒脉冲时间和空间结构测量方案不能测量阿秒脉冲时空域结构。2013年，Kim等人演示了在时空域中表征阿秒脉冲的全光学的原位方案(K.T.Kim,et al.,Nat.Phys.9,159(2013))，微扰光以较小的偏转角与驱动光非共线传播，在微扰光与驱动光延时变化时建立了一个空间选通门，可以同时测量阿秒脉冲的时间和空间相位。然而该方案在频域上仅能测量阿秒脉冲的群延时色散，对于更复杂相位信息往往被丢失。因此到目前为止，还没有简单便捷的方法来准确测量阿秒脉冲时间和空间结构。
技术实现思路
[0005]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种阿秒脉冲时空结构的测量方法和测量装置，其目的在于精确测量阿秒脉冲的时空结构。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种阿秒脉冲时空结构的测量方法，包括：
[0007]采用驱动光作用于待测气体原子产生阿秒脉冲；引入一束微扰光，对所述阿秒脉冲的产生过程进行时空调控；调节所述微扰光和所述驱动光之间的时间延迟，测量得到多个时间延迟所对应的高次谐波谱；
[0008]从所有所述高次谐波谱中提取每个能量谐波在各时间延迟下的远场分布，构成该能量谐波对应的空间分布二维调制图；从每个能量谐波对应的所述空间分布二维调制图中提取未扰动近场该能量谐波的空间复振幅分布并对其做空间傅里叶变换，得到未扰动远场该能量谐波的空间复振幅分布；从所有所述高次谐波谱中提取一个发散角对应的谐波在各时间延迟下的频谱分布，构成该发散角对应的远场阿秒脉冲频谱二维行迹图，从该远场阿秒脉冲频谱二维行迹图中提取远场该发散角对应的谐波谱的振幅和相位分布；
[0009]基于所述未扰动远场每个能量谐波的空间复振幅分布以及所述发散角对应的谐波谱的振幅和相位分布，确定远场谐波在时间和空间上的强度和相位，得到时空分辨的远场谐波谱，基于时空分辨的远场谐波谱合成远场阿秒脉冲。
[0010]进一步，还包括：
[0011]对所述时空分辨的远场谐波谱中每个能量谐波的空间复振幅分布做逆空间傅里叶变换，得到时空分辨的近场谐波谱，基于时空分辨的近场谐波谱合成近场阿秒脉冲。
[0012]进一步，所述一个发散角为零度发散角。
[0013]进一步，所述采用驱动光作用于待测气体原子产生阿秒脉冲，具体实现为：
[0014]利用双色驱动场作用于待测气体原子产生阿秒脉冲，调节双色场的相对相位使测量得到的高次谐波截止区光谱为平滑的超连续谱。
[0015]进一步，采用PCGPA算法，提取所述空间复振幅分布和所述频谱分布。
[0016]本专利技术还提供一种阿秒脉冲时空结构的测量装置，包括：
[0017]高次谐波产生和采集组件，用于产生驱动光和微扰光；并采用驱动光作用于待测气体原子产生阿秒脉冲；采用微扰光，该微扰光以较小的偏转角与驱动光非共线传播，对所述阿秒脉冲的产生过程进行时空调控；调节所述微扰光和所述驱动光之间的时间延迟，测量得到多个时间延迟所对应的高次谐波谱；
[0018]计算模块，用于从所有所述高次谐波谱中提取每个能量谐波在各时间延迟下的远场分布，构成该能量谐波对应的空间分布二维调制图；从每个能量谐波对应的所述空间分布二维调制图中提取未扰动近场该能量谐波的空间复振幅分布并对其做空间傅里叶变换，得到未扰动远场该能量谐波的空间复振幅分布；从所有所述高次谐波谱中提取一个发散角对应的谐波在各时间延迟下的频谱分布，构成该发散角对应的远场阿秒脉冲频谱二维行迹图，从该远场阿秒脉冲频谱二维行迹图中提取远场该发散角对应的谐波谱的振幅和相位分布；基于所述未扰动远场每个能量谐波的空间复振幅分布以及所述发散角对应的谐波谱的振幅和相位分布，由于远场谐波谱的每个能量谐波空间复振幅的相对振幅和相对相位是确定的，根据所述发散角对应的谐波谱的振幅和相位分布，求得其他发散角相对于所述发散
角对应的每个能量谐波复振幅的振幅和相位，所得的不同能量谐波在不同发散角对应的谐波的复振幅的振幅和相位是相对的，因此确定远场谐波在时间和空间上的强度和相位，得到时空分辨的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种阿秒脉冲时空结构的测量方法，其特征在于，包括：采用驱动光作用于待测气体原子产生阿秒脉冲；引入一束微扰光，对所述阿秒脉冲的产生过程进行时空调控；调节所述微扰光和所述驱动光之间的时间延迟，测量得到多个时间延迟所对应的高次谐波谱；从所有所述高次谐波谱中提取每个能量谐波在各时间延迟下的远场分布，构成该能量谐波对应的空间分布二维调制图；从每个能量谐波对应的所述空间分布二维调制图中提取未扰动近场该能量谐波的空间复振幅分布并对其做空间傅里叶变换，得到未扰动远场该能量谐波的空间复振幅分布；从所有所述高次谐波谱中提取一个发散角对应的谐波在各时间延迟下的频谱分布，构成该发散角对应的远场阿秒脉冲频谱二维行迹图，从该远场阿秒脉冲频谱二维行迹图中提取远场该发散角对应的谐波谱的振幅和相位分布；基于所述未扰动远场每个能量谐波的空间复振幅分布以及所述发散角对应的谐波谱的振幅和相位分布，确定远场谐波在时间和空间上的强度和相位分布，得到时空分辨的远场谐波谱，基于时空分辨的远场谐波谱合成远场阿秒脉冲。2.根据权利要求1所述的一种阿秒脉冲时空结构的测量方法，其特征在于，还包括：对所述时空分辨的远场谐波谱中每个能量谐波的空间复振幅分布做逆空间傅里叶变换，得到时空分辨的近场谐波谱，基于时空分辨的近场谐波谱合成近场阿秒脉冲。3.根据权利要求1所述的一种阿秒脉冲时空结构的测量方法，其特征在于，所述一个发散角为零度发散角。4.根据权利要求1所述的一种阿秒脉冲时空结构的测量方法，其特征在于，所述采用驱动光作用于待测气体原子产生阿秒脉冲，具体实现为：利用双色驱动场作用于待测气体原子产生阿秒脉冲，调节双色场的相对相位使测量得到的高次谐波截止区光谱为平滑的超连续谱。5.根据权利要求1所述的一种阿秒脉冲时空结构的测量方法，其特征在于，采用PCGPA算法，提取所述空间复振幅分布和所述频谱分布。6.一种阿秒脉冲时空结构的测量装置，其特征在于，包括：高次谐波产生和采...
【专利技术属性】
技术研发人员：何立新，胡建昌，何炎凊，兰鹏飞，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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