脉冲前倾斜 pulse front tilt

2022-10-18 15:53:36 浏览:403

定义

超短脉冲到达时间在整个光束剖面上变化的现象。

图1:具有脉冲前倾斜的超短脉冲示意图。上部比下部早到达。

脉冲前倾是超快激光物理学中经常遇到的一种现象,特别是在非常宽带的超短脉冲环境中。从本质上讲,这意味着超短脉冲的到达时间在整个光束轮廓上变化(图1)。换句话说,脉冲前沿和垂直于光束的方向之间存在倾斜。

可以证明[1]脉冲前倾斜与角色散密切相关,即波前方向与光学频率的依赖性。因此,将脉冲前倾斜解释为脉冲前和波前之间的角度有些问题,因为波前方向与频率有关。请注意,同时发生时空啁啾声也可能导致脉冲前倾[4]

起源和应用

脉冲前倾斜可能出现在各种情况下。例如,当具有超短脉冲的激光束被棱镜或衍射光栅在空间上分散时,存在强烈的脉冲前倾斜。基于棱镜对或一对衍射光栅的线性脉冲压缩器,如果对齐良好,原则上不应在其设置之外引起角色散或脉冲前倾斜,但对于宽带脉冲,轻微的错位可以改变这一点。即使对于完美对准,设备内部的轻微光束发散也会导致脉冲前倾斜。另请注意,使用略微楔形的光学元件是很常见的,这些元件也会引入角度色散。

对于窄带脉冲,例如脉冲持续时间为数皮秒,几乎不会发生具有显着幅度的意外脉冲前倾斜,但超宽带源(例如对于少周期激光脉冲)对这种效应相当敏感。

在某些情况下,故意创建的脉冲前线性调频可能很有用,例如在非线性频率转换中,包括产生太赫兹或X射线脉冲。

脉冲前倾角的测量

许多脉冲表征技术无法揭示脉冲前倾角,然后可以模拟更长的脉冲持续时间,例如在使用自相关器的测量中。然而,有专门改装的自相关器用于测量脉冲前倾[2],也可以使用GRENOUILLE技术[3]

参考文献

[1] J. Hebling, “Derivation of the pulse front tilt caused by angular dispersion”, Opt. Quantum Electron. 28 (12), 1759 (1996), doi:10.1007/BF00698541
[2] Z. Sacks et al., “Adjusting pulse-front tilt and pulse duration by use of a single-shot autocorrelator”, Opt. Lett. 26 (7), 462 (2001), doi:10.1364/OL.26.000462
[3] S. Akturk et al., “Measuring pulse-front tilt in ultrashort pulses using GRENOUILLE”, Opt. Express 11 (5), 491 (2003), doi:10.1364/OE.11.000491
[4] S. Akturk et al., “Pulse-front tilt caused by spatial and temporal chirp”, Opt. Express 12 (19), 4399 (2004), doi:10.1364/OPEX.12.004399
[5] S. Akturk et al., “The general theory of first-order spatio-temporal distortions of Gaussian pulses and beams”, Opt. Express 13 (21), 8642 (2005), doi:10.1364/OPEX.13.008642

脉冲

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