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我国飞秒脉冲激光参数的准确度提高到国际领先水平

2011/3/15 16:55:50  来源:中国计量测控网 
字号: 13号字 16号字

  日前,由中国计量科学研究院承担的国家“十一五”科技支撑课题 “飞秒脉冲激光参数测量新技术研究”通过了专家验收。该课题自主研制的飞秒脉冲自相关仪和飞秒脉冲光谱相位相干仪实现了飞秒脉冲激光参数的准确测量,课题组提出的飞秒脉冲光谱相位还原方法降低了传统方法的测量不确定度,将我国飞秒脉冲激光参数的准确度提高到国际领先水平。

  飞秒是时间单位,1飞秒相当于10-15秒。它有多快呢?我们知道,光速是1秒钟30万公里,而在1飞秒内,光只能走0.3微米,相当于一根头发丝的百分之一!飞秒脉冲是人类目前在实验室条件下能获得的在可见光至近红外波段的最短脉冲,它以其独具的持续时间极短、峰值功率极高、光谱宽度极宽等优点,在物理学、生物学、化学、光通讯、外科医疗、精细加工制造及超小器械制造等领域得到很广泛的应用。如何准确地测量超短脉冲信息已成为飞秒脉冲研究领域迫切需要解决的难题。

  该课题成功解决了这一技术难题,实现了超短脉冲时域参数的精确测量,对于超短脉冲的更深一步的研究和应用具有重要意义。多家国际同行研究单位引用课题组提出的新技术成功解决了超短脉冲研究和应用中存在的技术问题,极大地提升了我国在超短脉冲激光参数测量领域的国际地位。

  日本北海道大学应用课题组提出的新方法,实现了超短脉冲参数的精确测量和反馈控制,在各种光纤中都产生了极短的光脉冲;法国圣艾蒂安大学利用该技术成功地实现了宽带群折射率的高分辨率测量;德国马克思-波恩研究所多次测量实验表明,课题组提出的方法测量结果比传统方法的准确度提高了1倍。

  据课题负责人、中国计量院邓玉强博士介绍,课题组在成功解决飞秒级超短脉冲参数测量的基础上,又展开了皮秒级超短脉冲测量的研究。皮秒脉冲处于纳秒脉冲和飞秒脉冲之间的带隙(1皮秒=10-12秒),它的光谱相对较窄,难以使用测量飞秒脉冲的光谱干涉技术,而传统的自相关仪器又存在量程范围小,需要标定校准,测量准确度不高等诸多问题。为解决这些问题,课题团队又自主研发了一种新技术和装置,实现了亚十飞秒(10-14秒)至数百皮秒(10-10秒)宽度范围内超短脉冲的精确测量,能得到强度自相关和条纹分辨自相关两种结果,该装置可实现测量的自校准,不仅提高了皮秒级激光脉冲宽度的测量准确度,而且扩大了超短脉冲参数测量的量程,进一步提高了我国超短脉冲激光时域参数的测量能力。

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