СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО СЖАТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СВЕРХКОРОТКИХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ

1. Способ определения параметров сверхкоротких лазерных импульсов, содержащий следующие этапы:
a) применяют заданные спектральные фазы к импульсу, подлежащему определению параметров для выполнения дисперсионного сканирования;
b) применяют к импульсу нелинейный процесс;
c) измеряют результирующий сигнал, полученный в результате применения заданных спектральных фаз и нелинейного процесса;
d) измеряют линейный спектр импульса, подлежащего определению параметров, или извлекают его из измеренного сигнала;
e) к измеренному сигналу и спектру применяют числовой итерационный алгоритм для извлечения спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров.
2. Способ по п. 1, в котором числовой итерационный алгоритм включает в себя минимизацию функции ошибок, определенной между измеренным сигналом и сигналом, вычисленным по измеренному спектру и итерационному приближению спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров.
3. Способ по п. 2, в котором числовой итерационный алгоритм включает в себя минимизацию функции ошибок, вычисленной:
a) с использованием того свойства, что интеграл измеренного сигнала по дисперсии для данной длины волны не зависит от фазы импульса, подлежащего определению параметров;
b) или локально для каждой длины волны, причем полная ошибка представляет собой взвешенную функцию всех локальных ошибок.
4. Способ по любому из пп. 1-3, содержащий следующие этапы:
a) применяют заданные спектральные фазы к импульсу, подлежащему определению параметров, для выполнения дисперсионного сканирования;
b) измеряют результирующий сигнал генерации второй гармоники (SHG);
c) измеряют линейный спектр импульса, подлежащего определению параметров, или извлекают его из измеренного сигнала SHG;
d) применяют числовой итерационный алгоритм к измеренному сигналу SHG для извлечения спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров, путем минимизации функции ошибок, определенной между измеренным сигналом SHG и сигналом SHG, вычисленным из измеренного спектра и данной спектральной фазы.
5. Способ по любому из пп. 1-3, в котором применение заданных спектральных фаз для выполнения дисперсионного сканирования дополнительно осуществляют непрерывно или пошаговым образом, причем длительность импульса в течение сканирования пересекает минимум.
6. Способ по любому из пп. 1-3, в котором нелинейный процесс включает в себя генерацию суммарной частоты, генерацию разностной частоты, оптический эффект Керра и соответствующие эффекты нелинейной модуляции фазы, и/или генерацию третьей гармоники, происходящие в газах, твердых телах, жидкостях или плазме.
7. Способ по любому из пп. 1-3, в котором применение числового итерационного алгоритма включает в себя определение функции спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров, в виде функции дискретной выборки, функции разложения Тейлора или функции рядов Фурье.
8. Способ по любому из пп. 1-3, в котором функция спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров, может дополнительно быть представлена в виде ее последовательных производных по частоте.
9. Способ по любому из пп. 1-3, включающий в себя корректировку неплоского отклика спектрального детектирования путем
a) моделирования кривой регистограммы для ограниченного преобразованием Фурье импульса;
b) сравнения предельного значения смоделированного сканирования с предельным значением измеренного сканирования для вычисления спектрального отклика, подлежащего компенсации так, чтобы числовой интеграл кривой регистограммы по параметру дисперсионного сканирования - предельная частота - не зависел от первоначальной спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров;
c) компенсирования вычисленного спектрального отклика путем деления на него экспериментальной кривой регистограммы или путем его включения в процесс извлечения посредством его умножения на идеальную модельную кривую регистограммы на каждой итерации.
10. Способ по любому из пп. 1-3, включающий в себя компенсацию неплоского отклика спектрального детектирования путем минимизации функции ошибок для каждой длины волны, причем полная ошибка представляет собой взвешенную функцию всех этих ошибок.
11. Способ по любому из пп. 1-3, в котором применение заданных спектральных фаз для выполнения дисперсионного сканирования включает в себя использование стекла различной толщины, клиньев, призм, гризм, дифракционные решетки, газовых элементов переменного давления, и/или оптических модуляторов, например, акустооптических, электрооптических и/или устройств, основанных на жидких кристаллах.
12. Способ по любому из пп. 1-3, в котором измеренный сигнал SHG вычисляют путем
a) применения преобразования Фурье к спектру импульса, подлежащего определению параметров, для получения соответствующего электрического поля во временной области;
b) возведения в квадрат зависимого от времени поля для выполнения вычисления SHG; и
c) применения обратного преобразования Фурье для получения спектра SHG.
13. Способ по п. 12, в котором для вычисления SHG спектр умножают на соответствующий спектральный фильтр.
14. Способ по любому из пп. 1-3 и 13, в котором сверхкороткие лазерные импульсы включают в себя импульсы вплоть до лазерных импульсов с двумя-тремя циклами.
15. Способ по любому из пп. 1-3 и 13, в котором сверхкороткие лазерные импульсы включают импульсы вплоть до лазерных импульсов с одним циклом.
16. Способ по любому из пп. 1-3 и 13, в котором сверхкороткие лазерные импульсы включают лазерные импульсы с циклами между 3 и 1, в частности, с циклами между 2 и 1.
17. Способ по любому из пп. 1-3 и 13, в котором компрессор лазерного импульса представляет собой компрессор на чирпирующих отражателях.
18. Система определения параметров сверхкоротких лазерных импульсов, содержащая:
а) источник заданных спектральных фаз, выполненный с возможностью применения их к источнику импульсов, подлежащих определению параметров и предназначенных для выполнения дисперсионного сканирования;
b) нелинейный процесс;
c) датчик для измерения результирующего сигнала;
d) модуль обработки данных, выполненный с возможностью применения числового итерационного алгоритма к измеренному сигналу для извлечения спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров, путем минимизации функции ошибок, определенной между измеренным сигналом и сигналом, который вычислен из спектра, измеренного или извлеченного из измеренного сигнала, и итерационного приближения спектральной фазы импульса, подлежащего определению параметров.
19. Система по п. 18, содержащая датчик для измерения спектра импульсов, подлежащих определению параметров.
20. Система по п. 18 или 19, содержащая в качестве источника заданных спектральных фаз стекла различной толщины, клинья, призмы, гризмы, дифракционные решетки, газовые элементы переменного давления и/или оптические модуляторы, например, акустооптические, электрооптические и/или устройства, основанные на жидких кристаллах.
21. Система по п. 18 или 19, содержащая в качестве нелинейного процесса генерацию второй гармоники, генерацию суммарной частоты, генерацию разностной частоты, оптический эффект Керра, соответствующие эффекты нелинейной модуляции фазы и/или генерацию третьей гармоники, происходящие в газах, твердых телах, жидкостях или плазме.