그르누이유

이 글은 검증을 위해 인용구가 추가로 필요하다. 신뢰할 수 있는 출처에 인용문을 추가하여 이 기사를 개선할 수 있도록 도와주십시오. 공급되지 않은 재료는 도전하여 제거할 수 있다. 출처 찾기: "GRENOUIL" – 뉴스 · 신문 · 책 · 학자 · JSTOR (2015년 5월) (이 템플릿 메시지 제거 방법과 시기 학습)

초고속 입사 레이저 광선 전자장(GRENOUIL)의 그래팅-엘리무스 관측은 주파수 분해 광학 게이트(FROG)를 기반으로 한 울트라쇼트 펄스 측정 기법이다.이 약자는 FROG와 기술의 관계 때문에 선택되었다. 그르누유는 개구리의 프랑스어다.^[1]

이론

대부분의 FROGH 기법은 자기 상관자를 가지고 있기 때문에, 그것과 함께 발생하는 민감한 정렬 문제도 가지고 있다.또한 대부분의 FROG는 얇은 2차 고조파(SHG) 결정과 분광계를 사용하여 신호 강도 요건뿐만 아니라 추가적인 정렬 문제를 추가한다.그르누유는 SHG FROG를 기반으로 한 간단한 장치로, 자기소개기의 빔 스플리터, 지연선, 빔 재결합 성분을 프리즘으로 대체하고, 분광계와 얇은 SHG 결정 조합을 두꺼운 SHG 결정으로 대체한다.이러한 교체의 효과는 신호 강도를 높이는 동시에 모든 민감한 정렬 파라미터를 제거하는 것이다.이러한 변화는 또한 이러한 유형의 시스템의 복잡성과 비용을 감소시킨다.그러나 이전 시스템과 마찬가지로 그르누유는 여전히 펄스의 전체 위상 및 강도 데이터를 결정하며, SHG FROG의 데이터와 동일한 형태로 궤적을 생성한다.

이론적 사각 입력 빔과 함께 사용되는 일반적인 그르누이 설정은 위에서 볼 수 있다.첫 번째 요소인 수평 원통형 렌즈는 다양한 결정 발생 각도를 산출하기 위해 두꺼운 SHG 결정에서 수평 줄무늬로 들어오는 신호 빔을 단단히 집중시키는 데 사용된다(아래에 더 있음).초점이 맞춰지는 동안 빔은 180°에 가까운 정점각으로 프레스넬 바이프리즘을 통과한다.프레넬 바이프리즘은 본질적으로 그들의 기초에 결합된 두 개의 얇은 프리즘이다.이 요소의 효과는 빔을 두 선원으로 분할하고 SHG 결정의 초점 지점에 두 선원을 겹쳐서 지연을 수평 위치로 매핑하는 것이다.이것은 원래의 FROG 설계에서 자기 상관자의 기능을 대체한다.그러나 자기 상관자와는 달리 프레스넬 바이프리즘의 빔은 시공간에서 자동으로 정렬되어 다수의 민감한 정렬 매개변수가 제거된다.

이 설정에서 두꺼운 SHG 결정은 두 가지 임무를 수행한다.바이프리즘에서 나오는 두 개의 동일한 빔은 수평 방향으로 변화하는 지연과 함께 크리스털을 교차하는데, 이것은 사실상 자기 계발 과정이다.SHG 결정의 두 번째 기능은 수직 입사각을 파장으로 변환하여 분광계 역할을 하는 것이다.결정의 제한된 위상 일치 대역폭은 발생 각도에 따라 생성된 파장을 변화시킨다.따라서 초기 초점은 펄스의 전체 스펙트럼을 포함할 수 있을 만큼 충분히 팽팽해야 한다.SHG 결정 이후 원통형 렌즈를 사용해 카메라를 향해 신호를 수직으로 매핑된 파장으로 영상화하고 지연은 수평으로 매핑한다.^[2]

전반적으로 수정에서는 다음과 같은 여러 가지 일이 발생한다.첫째, 바이프리즘에서 나오는 두 개의 빔이나 펄스가 단발성 자기 상쇄기의 역할을 하는 매우 큰 각도로 교차되어, 펄스를 자가 게이트시켜 수평방향에서 다양한 지연을 만들어 내고 있다.수직 방향에서 결정 파스메치 대역폭의 제한된 파스메치 대역폭은 각 발생 각도에 대해 입력 펄스 대역폭의 다른 작은 부분을 포착하여 효과적으로 분광계 역할을 한다.최종 결과는 수평 방향의 각 지연 양에 대한 수직 방향의 파장 스펙트럼이다.

'thick' SHG crystal의 요건을 고려하는 것이 중요하다.정상적인 2차 고조파 생성에서는 위상 매칭 대역폭을 최대화하기 위해 그룹-속도 불일치(GVM)를 최소화하는 것이 목표다.이는 일반적으로 기본 고조파 벡터와 두 번째 고조파 벡터가 결정 길이 L에 걸쳐 겹치도록 요구함으로써 달성된다. 그러나 GRNOUIL의 목표는 주파수 필터 역할을 하기 위해 펄스 대역폭의 일부만 페이서매치하는 것이다.이로 인해 GVM과 L의 제품이 펄스 길이보다 훨씬 커야 한다는 제약조건이 생기게 된다 $\tau {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle p_{}}$ ${\$ SHG에 GVM의 정의를 사용하여

${\displaystyle GVM(\lambda _{0}}\equiv \좌({\frac {1}{1}{nu}(\lambda _{0}/2}}-)-{\frac {1}{1}{nu}(\lambda _{0}}}}}\우)}$

여기서 $\nu {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle g_{}}$ (${\displaystyle \lambda }$ ) ${\displaystyle \nu _{g}(\$displaystyle \$lambda )}$은 파장 $\lambda {\displaystyle }$ ${\displaystyle \lambda }$에서의 그룹 속도$,$ 제약조건은 다음과 같다.

${\displaystyle GVM(\lambda _{0})L\gg \tau _{p}}$

또 수정의 두께가 너무 두꺼우면 그룹-속도 분산(GVD)이 축적되면 과도한 맥박이 퍼지게 된다.이를 방지하기 위해 GVD와 결정 길이 L의 곱은 대역폭의 역수인 $\tau {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle c_{}}$ ${\$보다 훨씬 작아야 한다$.$GVD의 정의 사용

${\displaystyle GVD(\lambda _{0})\equiv \left({\frac {1}{1}-\delta \lambda /2})}-{\frac {1}{{0}-\nu _{0}+\delta \lambda /2}}: 오른쪽)$

여기서 $\Delta {\displaystyle }$ ${\displaystyle \lambda }$ ${\displaystyle \delta \deltada }$은(는) 펄스 대역폭으로$$, 폼으로 이어진다.

${\displaystyle \tau _{c}\gg GVD(\lambda _{0})L}$

이 두 제약조건은 다시 배열하고 조합하여

${\displaystyle GVD{\frac {\tau _{p}{p}{p}}\ll {\frac {\tau _{p}\ll GVM}$

펄스의 시간대대역폭 제품(TBP)은 펄스 길이 대 펄스 일관성 시간 비율, , p /${\displaystyle {}_{}}$/ ${\displaystyle c_{}}$ ${\$로 정의된다$.$즉, 결정 길이 L은 위와 같은 조건을 만족시킬 것이다.

${\displaystyle {\frac {GVM}{GVD}\g TBP}$

시스템의 기본적 관계로 간주되는 것.이를 통해 재료 특성과 결정 치수가 그르누유의 시간적, 스펙트럼적 분해능에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.또한, 결정으로의 초점 깊이는 효과적으로 짧은 결정체를 만들 수 있으며, 다른 대역폭의 펄스에 대한 분해능을 어느 정도 조정할 수 있다.주어진 결정의 성능을 이해하기 위해 GVD와 GVM 조건에 A요소를 도입하여 이를 다시 배열하여 얻을 수 있다.

${\displaystyle {\frac {GVD(\lambda _{0})}{{}}{A}}L\leq \tau _{p}\leq AGVM(\lambda _{0})L}$

위의 방정식에서 TBP는 거의 1과 같다고 가정하여 거의 변환 제한 펄스를 나타낸다.A가 1보다 훨씬 크면 조건이 잘 충족된다.A가 1인 경우는 조건을 만족시키기 위한 컷오프로 간주되며, 결정체가 펄스를 해결할 수 있는 가장자리다.전형적으로 A는 3과 같은 보수적인 숫자로 선택된다.이 방정식은 파장의 함수로서 주어진 설정에 대한 작동 한계를 결정하는 데 사용될 수 있다.

참고 항목

• 주파수 분해 광학 게이트

참조