吴 磊，张 彪，俞 兵,2，袁 良,2，陈 超，薛媛元，董再天，杨鸿儒，黎高平

（1. 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065；2. 北京理工大学 光电学院，北京 100081）

引言

钛宝石飞秒激光放大系统具有极高的峰值功率，在高能量密度物理、等离子、太赫兹及阿秒激光等研究领域具有非常重要的应用前景[1-8]。在钛宝石飞秒激光放大系统研制过程中，涉及脉冲波形、脉冲宽度等时域参数的测量和校准问题，由于钛宝石飞秒激光放大系统具有重复频率低、脉冲波形复杂等特点，为准确测量其峰值功率，必须进行单次时域脉冲波形和脉冲宽度测量[9-13]。

目前国内外主要采用光谱相位相干直接电场重构法（SPIDER）、频率分辨光学开关法（FROG）等方法测量单脉冲飞秒激脉冲波形和脉冲宽度等参数[14-23]。光谱相位相干直接电场重构法波长响应范围和脉宽测量范围不但依赖于非线性晶体厚度和相位匹配参数，还需进行色散及光谱分光，故结构复杂，对待测飞秒激光光束质量要求较高。频率分辨光学开关法（FROG）是在强度自相关的基础上发展起来的飞秒激光脉冲波形和脉冲宽度测量方法，尽管脉宽测量范围依赖于非线性晶体厚度和相位匹配参数，但相对于SPIDER，只需更换少量光学元件（如倍频晶体等），可满足不同脉宽、不同波长范围的测量需求。

1 单脉冲飞秒激光脉冲波形和脉冲宽度测量原理

频率分辨光学开关法根据光开关函数类型，可分为二次谐波光开关法、偏振光开关法、自衍射光开关法、三次谐波光开关法等，其中最成熟的是二次谐波光开关法。……