定义
一种用于完整表征超短光脉冲的技术。
频域分辨光学开关[1，3]是一种用于“完整”表征超短脉冲的技术，即不仅用于测量脉冲能量或脉冲持续时间等脉冲参数，还用于测量全时间依赖电场（包括光相）或（等效）光谱，包括频率相关光谱相位。 （无法测量载波包络偏移和脉冲到达时间。） 这项技术是由佐治亚理工学院的Rick Trebino研究小组开创的。
图1：SHG FROG形式的频率分辨光学门控设置。两个光束的非线性混合积的频谱作为相对时间延迟的函数进行测量。
FROG测量的典型设置(图1)与强度自相关器类似，不同之处是用光谱仪(通常是摄谱仪)取代光电探测器，必须对其进行校准才能获得正确的光谱形状。 FROG测量涉及记录数十或数百个光谱，用于两个脉冲到达时间差的不同设置。 这些数据可以用所谓的FROG迹线的形式说明（见图2），这是一种频谱图，用色标显示强度作为时间延迟和光学频率（或波长）的函数。
图2：SHG FROG 在光纤中传播一定长度后，对高阶孤子脉冲进行跟踪。 色标（靠近右轴）应用于青蛙强度的对数。 仿真是用RP ProPulse软件完成的。
然后，利用计算机程序实现了一种复杂的迭代相位检索算法，利用FROG轨迹重建脉冲形状。由于记录的数据有很大的冗余性，FROG检索算法不仅可以传递脉冲形状，还可以进行一致性检查。因此，当误差发生时，例如由于光谱仪的错误校准，可能会引起注意。在一台典型的PC上，使用非优化算法，这个过程可能需要几分钟，而优化算法已经开发出来，至少对于形状简单的脉冲，可以在不到0.1秒的时间内完成计算。
术语“频域分辨光学开关”起源于这样一种思想，即短栅极脉冲可用于通过在非线性晶体材料中进行非线性混合（选通）从较长的脉冲中获得样品。 由于通常没有比要研究的脉冲短的附加栅极脉冲，因此FROG实际上使用脉冲本身进行门控。 这使得该方法的应用更加简单，但同时在概念和计算上更加复杂。
频率分辨光学门控的变体
FROG有不同的版本，它们依赖于不同的非线性门控机制，生成不同种类的FROG迹线（因此需要不同的相位检索算法），并且具有不同的优缺点：
- 偏振门控FROG (PG FROG)是概念上最简单的FROG变体 。 在这里，相对于探头脉冲偏振在45°以下的栅极脉冲在重叠时旋转后者的极化χ(3)介质（例如熔融石英），从而导致探头通过偏振器传输。 与FROG一样，用光谱仪分析传输的探头信号。 PG FROG的优点是易于对齐，检索中没有歧义，并且可以生成相当直观的FROG轨迹。 一个问题是需要一个具有非常高消光比的偏振片。
- 在自衍射FROG (SD FROG)中，在χ(3)介质中重叠的两束光束产生非线性折射率光栅 ，将两个光束衍射成新的光束，其中一个用于检测。 由于不需要偏光片，SD FROG可以应用于各种光谱区域，例如深紫外区域。 然而，需要相对较高的脉冲能量。
- 瞬态光栅FROG（TG FROG）也使用非线性折射率光栅，但使用具有可变延迟的第三个脉冲作为探头，该探头在其他两个光束产生的光栅上衍射。 由于各种原因，它允许比SD FROG更高的检测灵敏度。
- 二次谐波FROG (SHG FROG)是最流行的FROG变体 ，如图1所示。 它基于χ(2) 非线性晶体，因此可以达到比所有晶体更高的灵敏度χ(3)青蛙的版本。必须仔细处理相位匹配问题，以避免短脉冲失真。 关于时间方向存在模糊性，可以通过例如在光束路径中使用一些玻璃片进行额外测量来消除。
- 干涉式FROG (IFROG)[12]使用共线几何 ，避免在表征少周期脉冲时因几何效应（有限光束角）而损失时间分辨率。
- 交叉相关FROG (XFROG)[7]使用额外的参考脉冲 ，该脉冲不需要与所研究的脉冲进行光谱重叠。 记录的信号是通过产生两个脉冲的和或差频率获得的。 这种方法可以非常灵敏，并且可以应用于不同的光谱区域。
除了这些传统的FROG测量方法之外，已经开发了FROG的改进版本，甚至可以应用于非常短的脉冲（晶体的角度抖动以消除非线性晶体中群速度不匹配的强烈影响）或相当长的脉冲（需要高光谱仪分辨率）。 GRENOUILLE几何形状[9]实现了特别紧凑的设置，它没有移动部件，甚至可以测量空间啁啾等附加特征。 波导作为非线性分量允许在超低功率水平下进行检测，而偏振加扰使与极化无关的测量成为可能，这有助于例如通过光纤传输脉冲[13]。
频率分辨光学门控的可能替代方案是用于直接电场重建（SPIDER）的光谱相位干涉测量，如光谱相位干涉测量一文所述。
参考文献
[1] D. J. Kane and R. Trebino, “Characterization of arbitrary femtosecond pulses using frequency-resolved optical gating”, IEEE J. Quantum Electron. 29 (2), 571 (1993), doi:10.1109/3.199311
[2] D. J. Kane and R. Trebino, “Single-shot measurement of the intensity and phase of an arbitrary ultrashort pulse by using frequency-resolved optical gating”, Opt. Lett. 18 (10), 823 (1993), doi:10.1364/OL.18.000823
[3] FROG tutorial of Rick Trebino's group at the Georgia Institute of Technology, http://www.frog.gatech.edu/tutorial.html
[4] K. W. DeLong et al., “Frequency-resolved optical gating using second-harmonic generation”, J. Opt. Soc. Am. B 11 (11), 2206 (1994), doi:10.1364/JOSAB.11.002206
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[16] J. Gagnon et al., “The accurate FROG characterization of attosecond pulses from streaking measurements”, Appl. Phys. B 92, 25 (2008), doi:10.1007/s00340-008-3063-x
[17] R. Trebino, Frequency-Resolved Optical Gating: the Measurement of Ultrashort Laser Pulses, Kluwer, Boston (2002)
