论文题目: 小波变换在飞秒激光技术中的应用
论文类型: 博士论文
论文专业: 光学工程
作者: 邓玉强
导师: 王清月,张志刚
关键词: 飞秒脉冲,相位测量,频谱分析,小波变换
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文对飞秒脉冲发展历程作了简单的回顾,并对目前最为常用的三种测量方法:自相关方法、频率分辨光学开关法和光谱相位相干直接电场重建法作了简单的介绍。其中,光谱相位相干直接电场重建法不需要移动的部件和迭代的算法,计算速度快,在脉冲压缩的反馈补偿中发挥重要的作用。然而在其相位还原的滤波过程中,不同的滤波窗口引入不同程度的噪声,导致还原相位的不确定性。本文将小波变换引入飞秒脉冲的光谱相位还原,消除了传统Fourier变换方法不同滤波窗口产生不同光谱相位的不确定性的影响,并产生能够直观地判断脉冲光谱相位的SPIDER行迹。分别对模拟的光谱干涉和实验的光谱干涉作了相位还原,并通过添加各种噪声检查了小波变换方法抵抗噪声干扰的能力。以对复杂的有结构光谱的相位还原为例,说明了小波变换更有利于有结构光谱的相位还原。为了说明如何选择合适的小波函数,分别对模拟的和实际的光谱检验了不同形状因子的Gabor小波作为小波母函数对于光谱相位还原的影响,找出了适合应用的Gabor小波最佳形状因子范围。本文也将小波变换作为频谱分析工具应用于THz波的频谱分析,得出了时间分辨的THz频谱,通过从水蒸汽的小波变换THz吸收谱中抽取的16条谱线与Fourier变换方法及其它实验方法得到的结果的比较,证明了小波变换能够作为一种精确的THz波频谱分析方法。与小波变换还原飞秒脉冲光谱相位类似,小波变换也被应用于超短放大脉冲的载波-包络相位提取,从放大脉冲的f-to-2f光谱拍频中得到了和Fourier变换方法所得结果相一致的载波-包络相位。应用小波变换分析光谱干涉的原理直接从FROG行迹的时间-频率脊上还原脉冲时域相位,对于时间-频率脊变化平缓的FROG行迹还原出了较精确的脉冲时域相位。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 飞秒脉冲及其测量方法简介
1.1 飞秒激光及其发展历程
1.1.1 飞秒脉冲的特性及应用
1.1.2 飞秒脉冲发展历程
1.2 飞秒脉冲测量方法简介
1.2.1 自相关简介
1.2.2 FROG 简介
1.2.3 SPIDER 简介
1.3 选题意义、论文内容及创新
1.3.1 选题的意义
1.3.2 论文的内容
1.3.3 论文的创新
第二章 小波变换还原光谱相位的原理
2.1 小波变换简介
2.1.1 小波函数
2.1.2 小波变换
2.2 小波变换还原SPIDER 光谱相位
2.3 小结
第三章 小波变换还原光谱干涉相位的模拟验证
3.1 小波变换对五种光谱相位的还原
3.1.1 小波变换还原变换极限脉冲的光谱相位
3.1.2 小波变换还原二阶光谱相位脉冲的光谱相位
3.1.3 小波变换还原三阶光谱相位脉冲的光谱相位
3.1.4 小波变换还原四阶光谱相位脉冲的光谱相位
3.1.5 小波变换还原混合光谱相位脉冲的光谱相位
3.2 根据小波变换行迹判断脉冲光谱相位情况
3.3 小波还原光谱干涉相位的噪声分析
3.3.1 附加噪声对光谱相位还原的影响
3.3.2 倍增噪声对光谱相位还原的影响
3.3.3 光谱干涉采样量化对相位还原的影响
3.4 小结
第四章 小波变换还原光谱相位的实验验证
4.1 小波变换还原实验光谱干涉的光谱相位
4.1.1 实验例证1
4.1.2 实验例证2
4.2 小波变换还原超宽光谱相位
4.3 2.8fs 脉冲的光谱相位评价
4.4 小结
第五章 小波变换还原复杂结构的光谱相位
5.1 小波变换还原实测的复杂结构光谱相位
5.2 小波变换精确性的假设证明
5.2.1 直接假设证明
5.2.2 反证法假设证明
5.3 有结构光谱相位还原的误差分析
5.4 小结
第六章 小波参数的选取和优化
6.1 Gabor 小波简介
6.2 Gabor 小波形状因子对光谱相位还原的影响
6.2.1 理想高斯光谱情况
6.2.2 实测光谱情况
6.3 小结
第七章 太赫兹信号的小波变换频谱分析
7.1 小波变换分析THz 波的数学定义
7.2 小波变换对THz 波的时频分析
7.3 小结
第八章 小波变换还原放大超短脉冲载波－包络相位
8.1 载波－包络相位简介
8.2 载波－包络相位的测量
8.2.1 振荡器的载波－包络相位测量
8.2.2 放大器的载波－包络相位测量
8.3 小波变换还原放大脉冲载波－包络相位
8.3.1 小波变换还原放大脉冲载波-包络相位
8.3.2 Fourier 变换对还原结果的验证
8.3.3 两种方法的比较
8.4 小结
第九章 FROG 行迹图的时频分析
9.1 FROG 行迹的数学意义
9.2 时频分析还原FROG 行迹脉冲相位
9.2.1 时频分析还原变换极限脉冲相位
9.2.2 时频分析还原线性啁啾脉冲相位
9.2.3 时频分析还原二次啁啾脉冲相位
9.2.4 时频分析还原三次啁啾脉冲相位
9.3 小结
第十章 总结与创新
10.1 论文总结
10.2 论文创新
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
发布时间: 2007-07-10
参考文献
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