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为了在飞秒激光抽运-探测(pump-probe)的超快测量中对探针光时间延迟量进行实时检测与有效控制,提出了一种四路同步移相干涉的光学测量系统.应用琼斯理论对该光学测量系统进行了优化设计与计算,推导出同步移相干涉系统各帧干涉图相应点的光强表达式,确定了相邻干涉图之间的相移步长,并给出了相位延迟量测量的解析表达式.最后,对光学系统在检测中可能存在的误差进行了计算分析,结果表明,系统的设计不仅能满足超快pump-probe精度的基本要求,而且优于目前同步移相干涉测量的光学设计,对于800 nm中心波长的探针光在理论上可达阿秒级的时间分辨率.A novel optical system for detecting and controlling the time-delay value of probe light in the femtosecond pulse pump-probe measurements is presented based on the simultaneous phase-shifting interferometry scheme. The intensity distributions of interference pattern are calculated based on the Jones theory to optimize the optical system, by which the analytical expressions for phase-shifting length between the neighboring interferograms and the relevant phase-delay value are derived. To meet the requirement of practical application, possible latent errors in the process of detecting time-delay are analyzed. In particular, a minimum time-resolution with attosecond level at 800 nm wavelength was achieved. The results show that this system satisfies the requirement of femtosecond pulse pump-probe high-precision measurement.
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Keywords:
- femtosecond pump-probe /
- time-delay /
- simultaneous phase-shifting interferometry /
- Jones theory
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