定义
脉冲表征的一类干涉测量方法，其中利用了频域的干扰 。
信号光谱的强度分布，例如超短脉冲，可以使用某种光谱仪轻松测量。 对于检索光谱相位的更困难的任务，需要更复杂的方法，如本文所述。
光谱相位干涉测量的基本原理是两个脉冲进行干涉组合，并记录该组合的光谱。 一个基本细节是其中一个脉冲受到时间延迟τ的影响。 如果两个脉冲的电场用相量描述E1(ω)和E2(ω)，额外的时间延迟转换为其中一个脉冲的相位因子exp（−iωτ）。 除了不相关的前因数之外，组合字段是
从中可以看出光谱被调制（见图1）。 振荡项有一个相位
这表明存在由时间延迟决定的振荡，其相位也受到两个脉冲的频谱相位差异的影响。
光谱相位干涉测量与傅里叶变换光谱有一定的关系；但是，人们实际上在傅里叶域而不是时域中记录数据。
使用参考脉冲进行脉冲表征
表征脉冲的第一种方法使用具有良好表征频谱相位的参考相位，该相位跨越相同的频谱区域。 选择时间延迟时，可以使用给定的光谱仪很好地分辨频谱调制周期，但足够快，可以进行精确的相位测定。 记录光谱的相位可以从光谱强度曲线中方便精确地获得。
图1：两个飞秒脉冲的频谱，其中一个脉冲非线性啁啾并延迟 600 fs。频谱调制可用于重建啁啾脉冲的频谱相位。
可以实现高灵敏度，因为即使信号脉冲能量远低于参考脉冲的能量，这种外差方法也能很好地工作。 此外，不需要非线性晶体，从而避免了可能的带宽限制效应。 最后，不需要对光谱仪进行精确的强度校准，因为只关注光谱的快速调制，而不是强度的缓慢变化。 然而，需要合适的参考脉冲显然是一个缺点。
光谱剪切干涉测量
获取参考脉冲的一种便捷方法是在接近相位过零点的时间通过正弦调制相位调制器发送信号脉冲的副本。 （例如，电光调制器可以插入马赫-曾德尔干涉仪的一个臂中。 然后，近线性的时间相位调制对应于一些幅度δ ω的频谱偏移。 然后，组合脉冲的频谱具有调制相位
其中，如果δω不太大，则近似关系成立。 这表明可以得到信号脉冲相位的谱导数，即频率相关的群延迟。
这种方法称为光谱剪切干涉测量[1，10，11]，适用于相对较长的脉冲。 对于非常短的脉冲，其中脉冲持续时间内的群延迟变化很小，很难在调制器中获得足够大的频谱偏移。 通过使用非线性相互作用可以实现更大的光谱切变，如下一节所述。
用于直接电场重建的光谱相位干涉测量
另一种光谱剪切干涉测量方法通常用于超短脉冲的完整表征，称为直接电场重建的光谱相位干涉测量法（SPIDER）[4]。 在这里，信号脉冲被分成两个相同的副本，具有很大的时间距离，因此没有时间重叠。 另一个脉冲来自相同的输入脉冲，通过高色散光学元件（例如长玻璃块或一对衍射光栅）发送，在时间上强烈变宽。
图2：使用 SPIDER 方法进行超短脉冲表征的设置。
然后，长啁啾脉冲和信号脉冲的两个副本组合成非线性晶体，产生总和频率（见图2）。 两个信号脉冲与啁啾脉冲的不同时间部分重叠，这些部分具有不同的光学频率，因此两个上变频脉冲之间也存在频谱剪切。 因此，总和频率信号的光谱以类似于上面讨论的方式揭示了时间分辨的群延迟。 从群延迟中，很容易检索到频率相关的频谱相位，从而实现完整的脉冲表征。
与频率分辨光学门控（FROG）相比，SPIDER方法具有多种优点和缺点：
- SPIDER不需要复杂的迭代算法来检索光谱相位。 其简单的算法可以在PC上非常快速地执行，允许快速更新速率，仅受光谱仪速度的限制，即使对于复杂的脉冲形状也是如此。 但是，FROG 算法具有提供额外一致性检查的优势。
- 这两种方法也适用于持续时间低于10 fs的非常短的脉冲。 然后，FROG依赖于在宽波长范围内对光谱仪的精确校准，而SPIDER只需要精确的波长校准，这更容易获得。 然而，无论如何，精确地知道频谱可能是可取的。
- 对于长脉冲，FROG更方便，因为SPIDER需要具有非常高分辨率的光谱仪和具有大量色散的光学元件。
- 这两种方法都有允许单次测量的变体。
对蜘蛛和青蛙技术进行全面比较是困难的，因为这两种方法都有许多变体，在某些情况下具有特定的优势。
参考文献
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