飞秒脉冲测量技术
飞秒激光 PPT课件
而“一致性”指的是，假如预先设定要制作的板层角膜瓣厚度相同，则每次实际得 到的角膜瓣厚度均非常接近，波动幅度很小, 重复性很好。
• Holzer等用飞秒激光给45只新鲜猪眼制作角膜瓣，预先设置的角膜瓣切割
深度分别为120um、140um和180um，角膜瓣直径大小从8.0mm到 9.5mm，角膜瓣边缘切口角度从60°到90°。结果显示，所有角膜瓣制作 均完好无并发症，上述三种预设值最终取得的厚度分别为110.5um、 142.5um和180um，取得的角膜瓣直径为8.0mm到9.5mm，波动范围仅 /-0.4um，显示出极高的精确度和一致性。
（2）、由于飞秒激光制作角膜瓣是在计算机的精确控制下完成的，而且还有压 力感应安全自动保护装置，既能极精确地制作角膜瓣，又具有极高的安全性。不 少文献报道，飞秒激光制作板层角膜角膜瓣几乎不会发生与角膜瓣相关的严重并 发症，例如，游离角膜瓣、扭扣瓣、碎瓣、破裂瓣、过厚或过薄瓣等[2]；更少发 生角膜上皮的损伤[9]。对角膜表层神经神经丛的破坏较小[10]，因而，能减少手 术后干眼症状的发生。
（2）、由于飞秒激光与机械性微型角膜板层刀制作板层角膜瓣的原理完全不同： 飞秒激光制作角膜瓣时使用压平锥镜，首先将具有一定曲度的角膜压平，使之完 全呈水平面状态，根据预先设计的要制作的角膜板层厚度，将飞秒激光聚焦在角 膜表面与锥状压平镜接触处下方相应深度的角膜基质内，通过扫描切割精确制作 出所需要各种不同参数的板层角膜瓣。与机械性角膜板层刀不同，飞秒激光制作 板层角膜瓣完全不受角膜曲率的影响，无论角膜曲率高低，均能安全、精确地完 成角膜瓣的制作
1、飞秒激光制作板层角膜瓣的优点
光频率梳测距原理
光频率梳测距原理光频率梳测距原理的基本思想是利用飞行时间法测量光的往返时间，再通过光的速度和测得的时间计算出距离。
通过将激光脉冲从光源发射出去，经过一段距离后，脉冲被目标物体反射，返回到光源。
利用光的速度和测得的时间，就可以得到目标物体与光源之间的距离。
在光频率梳测距原理中，飞行时间法的关键是测量脉冲的到达时间。
通常使用以下步骤进行测量：1.发射激光脉冲：光源通过激光器产生高能量的脉冲光，通常使用超快激光器产生纳秒甚至飞秒级别的脉冲。
2.接收反射脉冲：光脉冲被目标物体反射后，被接收器捕获。
接收器通常是一个高灵敏度的光电探测器，可以将光信号转换为电信号。
3.记录到达时间：接收器将接收到的光信号转换为电信号后，通过计数器记录光脉冲到达接收器的时间。
这个时间即为往返的时间。
4.计算距离：根据光的速度和测得的时间，可以计算出目标物体与光源之间的距离。
光的速度通常使用光在真空中的速度，即299,792,458米/秒。
实际应用中，光频率梳测距原理可以通过不同的扩展和改进进行优化和增强。
一种常见的方法是使用多频光脉冲，通过更精确的测量和数据处理技术，提高测距精度和分辨率。
另一种方法是使用多路径干涉技术，通过检测光的相位变化，进一步提高测距精度和抗干扰能力。
光频率梳测距原理具有很多优点。
首先，它可以实现非常高的测距精度，比传统的测量方法要好得多。
其次，它具有较高的分辨率，可以检测到微小尺寸或变化。
第三，由于采用光传输，光频率梳测距原理具有非接触和非破坏性。
最后，光频率梳测距原理适用于各种材料和场景，包括固体、液体和气体。
总结起来，光频率梳测距原理是一种利用光的频率梳技术测量距离的方法。
它通过测量光脉冲的往返时间，结合光的速度，可以计算出目标物体与光源之间的距离。
光频率梳测距原理具有高精度、高分辨率、非接触和适用于各种材料和场景等优点，因此在科学研究、工业应用和地质勘探等领域有着广泛的应用前景。
飞秒激光及光钟
超 快 特 性 的微 观 物 理 、 生 物 、 化 学 、信 息 、 通 信 等 ； 以 超 强 应 用 为 对 象 的 材 料 加 工 、 制 备 、 电 子 对 撞 加 速 器 、 受
控 核 聚 变 等 ； 以超 稳 特 性 应 用 为 对 象 的 光 频 测 量 、 长 距 离 测 量 、 光 钟 等 ，并 简 介 了 光 钟 。
飞秒 激 光 由于 锁 模 、 自相 位 调 制 等 效 应 造 成 的 脉 冲压缩效应产生 ，其特性非 常类 似于系统理论里的具 有无 限窄宽 度 和 无 限高 峰 值 且 面积 一 定 的 ６函数 。具 有 ６函数特 征 的 信 号 激 励 ，是 系统 辨 识 和精 确 测 量 领 域里 多年 以来 人们 可 遇 而不 可求 的梦想 之 一 。
计 测 技 术
综 合 评 述 ·１ ·
飞秒激光及 光钟
梁志 国，严 家骅 ，张大治 ，张 大鹏 ，胡春艳 ，李 国栋
（中航 工业 北京 长城 计量测 试技 术研 究所 ，北 京 １０００９５）
摘 要 ： 结 合 飞 秒 激 光 超 强 、 超 快 、 超 稳 、 宽 频 、 广 谱 、 相 干 的 特 点 ， 介 绍 了 其 相 应 的 技 术 应 用 情 况 ： 应 用
近二 十年 来 ，飞秒 激 光 的 发展 历 程 经 历 了 四个 阶 段 ：染料激光器、克尔透镜锁模 的钛宝石飞秒激光器 、 二 极管 泵 浦 的 全 固 态 飞 秒 激 光 器 、飞 秒 光 纤 激 光 器 。 今 天 ，著名 的飞 秒 激 光 系 统 生 产 商 美 国 Ｃｌａｒｋ．ＭＸＲ公 司 ，已经能够将产 生高功率飞秒脉冲的所有部件全部 集成到一个箱子里 ，采用 掺铒光纤飞秒激光器作为种 子 源 ，加 上无 需 调 整 （ＮＯ Ｔｗｅａｋ） 的特 殊设 计 ，形成 了世 界 上 独 一 无 二 ，超 稳 定 、超 紧凑 的 ＣＰＡ２０００系列
自由空间电光取样
自由空间电光取样
自由空间电光取样（Free-Space Electro-Optic Sampling，简称FSEO）是一种利用电光效应在自由空间中实现超快脉冲信号的精确测量和分析的技术。
电光效应是指某些晶体材料在外界电场作用下其折射率会发生改变的现象。
在自由空间电光取样技术中，一个超短激光脉冲（通常为皮秒或飞秒脉冲）通过一个非线性光学晶体，在与被测的超快电信号（如雷射脉冲、微波脉冲等）相互作用时，电信号产生的瞬态电场会改变晶体的折射率，进而影响激光脉冲的传播特性（如相位、偏振状态或路径）。
通过对改变后的激光脉冲进行探测和分析，可以反推出电信号的时间特性，从而实现对超高速电子设备工作过程中的超快事件进行取样和研究。
自由空间电光取样技术常用于超快光电子学、量子信息科学、高能物理实验等领域，对于理解和控制超快现象具有重要意义。
飞秒瞬态吸收光谱原理
飞秒瞬态吸收光谱原理
飞秒瞬态吸收光谱（fs-TA）是一种用于研究超快动力学过程的光谱技术。
它基于飞秒激光的原理和技术，能够观察到物质在极短的时间尺度上的光吸收行为。
飞秒激光是一种持续时间非常短暂的激光脉冲，持续时间一般在几百飞秒到几飞秒之间。
这样的短脉冲可以用于解析材料中极快的动力学过程，如电子和布洛赫波包的瞬时行为。
在飞秒瞬态吸收光谱中，实验方案大致包括以下步骤：
1. 用飞秒激光对样品进行光激发。
飞秒激光的特殊性质使得可以选择性地激发样品中的特定电子态或振动模式。
2. 使用一个延时装置，将一个短脉冲的探测激光延迟一段时间之后照射到样品上。
这个时间的延迟范围通常从几飞秒到几十皮秒。
3. 探测激光经过样品后，被样品吸收和散射，其吸收波长范围通常在可见光和红外光区间。
探测激光的吸收强度的变化被测量并转换为吸收光谱。
4. 重复以上步骤，改变延时装置的延迟，获得一系列时间解析的吸收光谱。
通过分析这些时间解析的吸收光谱，可以得到样品中的动力学信息。
例如，可以观察到电子在能带之间的跃迁，布洛赫波包
的传播等。
飞秒瞬态吸收光谱可以应用于许多领域，如材料科学、光化学、光生物学等，对于研究物质的光学性质和超快动力学过程提供了重要的信息。
超快速光子学的原理和应用
超快速光子学的原理和应用在现代科技领域中，超快速光子学已经成为一种很具有潜力的全新技术。
这种技术的产生与发展，主要是得益于科学家们在光子学领域的深入研究。
那么，何为超快速光子学？超快速光子学又有什么特点？它又有哪些应用呢？让我们一起来看看。
一、超快速光子学的原理超快速光子学是一种基于光的超快速动态现象的新型光学技术。
它主要通过利用超速光脉冲的极短寿命，直接反映出物质中的光学和物理特性变化，从而实现基于光学的超速度动态测量。
其核心原理是利用超短光脉冲(例如飞秒脉冲)，将光子束向样品，样品中的物质将对光进行响应，随后读取物质的光学和物理信息。
二、超快速光子学的特点超快速光子学相对于传统光学技术来说，它有许多独特的特点，主要由以下几个方面：1.极快速的响应速度：超快速光子学使用超短光脉冲，脉宽仅为飞秒级别，能够在极短的时间内就完成对物质的光学测量，动态响应速度极快。
2.高灵敏度：由于超快速光子学对样品的响应速度非常快，所以可以获取到非常高的灵敏度，非常适用于微小物质和局部结构的研究。
3.全息式的三维成像：超快速光子学技术可以获取关于物质的全息式三维信息，对空间位置信息和物质结构的测量具有很高的精度和准确性。
4.对样品破坏小：由于光脉冲极短，并且在大气压下也可以简单地扩散，所以，超快速光子学技术对样品破坏性非常小，这也使得它更加适用于生物和薄膜等样品的研究，避免了样品的损伤和破坏。
三、超快速光子学的应用超快速光子学技术广泛应用于半导体器件、纳米材料和分子生物学等领域，它包括以下应用领域：1.光场调控：超快光子学技术能够控制光场相位，实现超高精度的光学瞬时调控，可以有效地控制量子涨落和分子振动等过程。
2.动态测量：超快光子学技术是对物质超速度响应的一种探测方式，可以用于材料、光电子学、半导体等领域的非平衡态动态测量以及物理和化学等领域的反应动力学研究。
3.分子光谱学：超快光子学技术可以提高分子光谱学的时间和空间分辨率，可以研究和理解分子的结构和行为。
激光脉冲测量技术解析
中 国 科 技 信 息 ２ ０ １ ３ 年 第 ２ ２ 期‘ Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ａ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ａ Ｎ Ｄ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ Ｉ Ｎ Ｆ Ｏ Ｒ Ｍ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｎ ｏ ｖ ． ２ ０建村’ 曹琛曼
１ ． 安 庆 师 范 学 院物 理 系 ，安 徽 ２ ４ ６ ０ １ １
ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ．ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｗｉ ｔ ｈ Ｓ Ｐ Ｉ ＤＥ Ｒ． Ａｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｈｅ ｔ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗｏ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ． Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ
比 较 ， 分析 了 两种 测 量 法各 自的优 缺 点 。
关键词
超 短 激 光 脉 冲 ；脉 冲 宽度 ；压 缩 ； 测量
中图分 类号 ：Ｔ Ｎ ２ ４ ８ ． １ 文献标志码 ：Ａ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｗｅ ａ ｎａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｔ ｈｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｏ ｆ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ． Ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｆ ＲＯＧ， ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ
超短脉冲光纤激光器工作原理及其测量
Pr inc iple and m ea surem en t of ultra short pulse f iber la ser
YU H ua, X IN G M ei2shu, YAN G W en2ku i, W AN G R u i
(The 23rd Research In stitute, CETC, Shangha i 200437, Ch ina) Abstract: T he ba sic concep t of fem to second fiber la ser is described b riefly. T he p rincip le of m ode2lock is ana2 lyzed. T he p rocess of genera ting fem to second p u lses ba sed on the p a ssive m ode2locked fiber la ser is described. A l2 so , the m ea su rem en t of fem to second p u lses is in troduced. Key words: fiber la ser; u ltra sho rt p u lse; m ode2lock; non linea rity; m ea su rem en t
·5·
工作, 它们具有相同的幅度: Em = E 0, 它们间的相位
值
为零, E ( t) 2= (2M + 1) E 20。
锁模是发生在各种纵模的相位同步的情况下。
此时, 在任意两个相邻模式间的相位差被锁定为一
常数 <, 即 <m - <m - 1= <。这样, 相位关系可表达为 <m
超短脉冲测量技术
Ｆ Ｏ Ｅ Ｒ ＧＳ作原理是首先将入射光脉冲分为两束，其中一束作为探测光，另一束作为开关光，并将 开关 ． 光束引入一个 时间延迟 Ｔ这两个脉冲 以一定的偏振方 向和入射角在非线性介质巾相互作用，实现 频率上转 ，
换， 由这个过程形成光学开关或称 时间开关， 开关时间为脉冲 自身宽度量级，所形成的信 号场 再成像于 并 其
Ｉ 一 ． １ ２
企／ 勺 Ｒ Ｇ算法叶， ㈣ 止 １ ＦＯ Ｉ…√ 吃
计算出 Ｅ ｔ１ （）， ｌ 方法是 ３ 的。每次迭代后 ，口以得 Ｊ 。
到 蜓接 近频 、相 位 有 关 的 解 ， 见． ３ 图 。
Ｉｏ ＝二 ｅ（￣ｌ ‘ ｖ（ ｌ Ｒ ）』 ｏ （）ｐｉ ｔ ４ ｘ一） ａ ） ｄ
记录强度相 关曲线 ， 而不能提供脉冲 内任何相位或 啁啾变化的信息，不能给 出脉冲形状 的信息 。 ２ 世纪 在 Ｏ ９ Ｏ年代发展了一种 新的脉冲测量技术即频率分辨光栅 （ Ｒ Ｇ）技术【＿】 ＦＯ １ ，频率分辨光栅不仅能测量脉冲 ６
形状 ，而且 能提供光相位和频率啁啾沿脉冲变化的信息。Ｆ Ｏ Ｒ Ｇ算法是在普通 自相关算法的基础 上，测量 光谱分辨 的 自相关函数，即脉冲 的瞬时频率作为时间函数的二维谱图，并能同时得 出脉冲宽度、光谱 宽度 、 电场形状 、光谱形状 以及相应 的相位等信息的一种新型飞秒脉冲诊断技术。
维普资讯
电
子
工
程
重庆三峡学院 学报——Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ Ｈ Ｎ ＱＮ Ｈ Ｅ Ｏ Ｇ Ｓ Ｎ Ｖ Ｒ ＩＹ Ｏ Ｒ Ａ Ｆ Ｏ Ｇ ＩＧＴ Ｒ Ｅ Ｒ Ｅ ＩＥ ＳＴ Ｃ Ｇ Ｕ
２０ ０ ６年 第 ３期 第 ２ ２卷 ｏ ０ ６ ＶＬ ２ ２ ０ ｏ ２ ３
物理实验技术中的超快光学测量技巧
物理实验技术中的超快光学测量技巧超快光学测量技术是当代物理实验中的重要研究领域之一。
随着科技的发展和需求的增加，人们对于光的性质和行为有了更深入的研究。
超快光学测量技术通过测量光的瞬时状态和行为，可以揭示光的本质并且对材料的特性进行精确的分析。
在超快光学测量技术的研究中，脉冲精细控制技术是一个非常关键的环节。
通过对光脉冲的控制，我们可以实现超快光学测量实验中所需的高时间分辨率和高能量分辨率。
在实验中，通过使用超快激光脉冲，可以在纳秒、皮秒甚至飞秒的时间尺度上观察到光的行为和材料的响应。
这为研究光学特性和材料的性质提供了强有力的工具。
一个常用的超快光学测量技术是频率域光学相干断层扫描技术（FDOCT）。
该技术常用于生物医学领域的实验，例如眼科检查中的视网膜成像。
FDOCT通过利用光在样品中传播的时间延迟和干涉信号的变化来测量样品的光学性质。
通过对光的频率进行扫描，可以获得一维或二维的光学断层图像。
这种技术具有高分辨率、快速扫描和非侵入性等优点，因此在生物医学领域得到了广泛应用。
除了频域光学相干断层扫描技术，时域光学相干断层扫描技术（TDOCT）也是一种重要的超快光学测量技术。
TDOCT主要用于材料科学和纳米技术领域的研究。
它通过测量光的时间延迟和干涉信号的相位变化来分析样品的光学性质。
与FDOCT相比，TDOCT可以提供更高的时间分辨率和更快的数据采集速度，因此在对材料的动态响应进行研究时非常有用。
超快光学测量技术还包括各种光谱分析技术，例如频率控制光谱技术、时间分辨光谱技术和偏振分辨光谱技术等。
这些技术通过测量光的频率、时间和偏振信息来揭示材料的光学和电子结构等性质。
通过分析光的频谱分布、时间延迟和偏振状态，可以得到材料的光学特性以及电子结构的相关信息。
这些技术在材料科学、化学和生物医学等领域的研究中具有重要的应用价值。
超快光学测量技术在物理实验中的广泛应用也带来了一系列的挑战。
首先，为了获得高时间分辨率的测量结果，需要使用高能量、高稳定性的激光器和复杂的光学系统。