[发明专利]一种测量同步脉冲激光器的同步精度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及同步激光器同步精度测量领域，特别是涉及一种测量同步脉冲激光器的同步精度的方法。

背景技术

高精度同步激光器在物理、化学、生物及信息通信等方面有着广泛的应用。在超快探测领域中，“泵浦-探测”实验（J.S.Yahng，Y.H.Ahn et al.J.Opt.Soc.Am.B,2001.18:714）需要以两束同步激光作为工具，其中一束用于激发物质，另一束用于探测其瞬时的物理特性。在光源方面，若实现多束同步激光的相位锁定，则可以实现激光的相干合成(R.K.Shelton,L.S.Ma et al.Science,2001.293:1286)，若将两束波长不同的同步飞秒激光进行差频，则能产生脉宽为飞秒量级的中红外、远红外甚至太赫兹波段的电磁波(H.Xuan,Y.Zou,S.wang,H.Han et al.Appl.Phys.B,2012.108:571)。在量子通信领域中，所需的纠缠光子对也可以通过同步激光器来产生得到。

同步精度是衡量同步激光器性能的重要技术指标，该指标直接决定了后续实验和应用的系统稳定性(Zhao Huan,Zhao Yan-Ying et al.Chin.Phys.Soc.,2008.57:892)。为了定量描述同步精度，实验中需要测量一段时间内两脉冲的时间抖动(Wei Z Y,Kobayashi Y,Zhang Z G,Torizuka K.Opt.Lett.,2001.26:1806)。目前，测量时间抖动所采用的普遍方法是“互相关法”(J.C.Diels,W.Rudolph,2006Ultrashort Laser Pulse Phenomena(Amsterdam:Elsevier)p459)，该方法主要利用了非线性晶体（例如BBO晶体）的和频效应，使两个脉冲在同时到达晶体时生成和频光，该和频光的光强即代表了两脉冲的相对抖动量。

相比于其他方法，互相关法测量精度高，能够实时反映出激光器的同步精度。但在某些情况下，该方法也有一定的局限性，例如在激光功率较低的时候，或者因重频较高、色散较大等造成脉宽较宽时，参与和频的脉冲峰值功率就会大大降低，进而影响和频效率，在有的情况下甚至很难探测到和频信号。又如，在同步激光器中心频率相同的情况下，互相关实验需要使两光路交叉重合到BBO晶体上，若此时激光脉宽较窄（例如亚10fs），则会使脉冲时间、空间调节重合变得比较困难。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种新的测量同步脉冲激光器的同步精度的方法。

特别地，本发明提供了一种测量同步脉冲激光器的同步精度的方法，其中，所述同步脉冲激光器包括同步的第一脉冲激光器和第二脉冲激光器，分别输出对应的第一脉冲序列和第二脉冲序列；所述方法包括：叠加光强测量步骤：将所述第一脉冲序列和所述第二脉冲序列进行叠加，并测量叠加后的光强信号；拍频信号获取步骤：从所述光强信号中过滤出其中的拍频信号；其中，所述拍频信号的振幅随所述第一脉冲序列与所述第二脉冲序列中的对应脉冲之间的时间偏移量而变化；时间偏移量计算步骤：根据预先确定的所述拍频信号的振幅与所述时间偏移量之间的预定函数关系来计算所述拍频信号中的一振幅值所对应的时间偏移量。

可选地，在所述预定函数关系中，所述拍频信号的所述振幅随作为唯一自变量的所述时间偏移量变化。

可选地，所述预定函数关系中包括一最大振幅值，所述最大振幅值为在所述时间偏移量为零的理想情况下所述拍频信号的振幅。

可选地，所述时间偏移量为所述第一脉冲序列和所述第二脉冲序列之间的整体相对延时与所述对应脉冲之间由脉冲抖动造成的局部相对延时之和；所述方法还包括最大振幅值获取步骤：调节所述第一脉冲序列和所述第二脉冲序列之间的所述整体相对延时，使得所述拍频信号的振幅在不考虑由脉冲抖动造成的所述局部相对延时对所述振幅的影响的情况下基本上达到最大值；并且测量所述拍频信号的第一多个周期分别对应的第一多个局部振幅值，将所述第一多个局部振幅值的平均值作为所述最大振幅值。

可选地，该方法还包括时间抖动测量步骤：调节所述第一脉冲序列和所述第二脉冲序列之间的所述整体相对延时，使得所述拍频信号的振幅在不考虑脉冲抖动造成的所述局部相对延时对所述振幅的影响的情况下基本上达到不同于所述最大值的一中间值；并且测量所述拍频信号的第二多个周期分别对应的第二多个局部振幅值，根据所述预定函数关系计算得到所述第二多个局部振幅值分别对应的多个时间偏移量；根据所述多个时间偏移量计算所述第一脉冲序列与所述第二脉冲序列之间的时间抖动值。