聆听超短激光脉冲：基于声学自相关技术的光脉冲表征新方法

本文突破传统光学探测范式，创新性地利用飞秒激光诱导空气等离子体产生声波，开发无非线性晶体的声学自相关技术（AS），实现超短激光脉冲的脉宽、啁啾及群延迟色散（GDD）等特性的精准测量。该方法成本低、易校准，且适用于高强度脉冲，为光脉冲表征及等离子体-电磁波相互作用研究提供全新解决方案。

　　

非线性晶体自由的自相关技术

图1展示了无非线性晶体自相关器的实验装置。光源为钛蓝宝石放大器（中心波长810 nm，重复频率1 kHz）。入射激光脉冲经分束器（BS）分为两路：一路（沿臂A）通过平移台上的 retroreflector 调整光程（即延迟时间τ），并经凸透镜（焦距f）在空气中聚焦；另一路（臂B）直接聚焦至同一空间点。两脉冲在焦点处相互作用产生空气等离子体，激发声波。通过麦克风采集声信号，经自相关处理获得脉冲特性。

结论

本研究证实通过探测激光诱导空气等离子体产生的声波，可精准解析超短激光脉冲的特性。与传统基于非线性晶体的光学自相关器相比，此声学自相关器无需复杂校准、成本低廉，且适用于不同规格激光器。通过分析自相关声信号（AS），还可测定脉冲的啁啾/群延迟色散（GDD），为激光脉冲诊断及等离子体-电磁波动态相互作用研究开辟新途径。