DD279731A1 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR SPECTRAL AND TIME SAVING REGISTRATION ULTRA-CURRENT LIGHT IMPULSE - Google Patents

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DD279731A1
DD279731A1 DD32544389A DD32544389A DD279731A1 DD 279731 A1 DD279731 A1 DD 279731A1 DD 32544389 A DD32544389 A DD 32544389A DD 32544389 A DD32544389 A DD 32544389A DD 279731 A1 DD279731 A1 DD 279731A1
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Karl-Ernst Suesse
Wolfgang Nebe
Bernhardt Knull
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Zeiss Jena Veb Carl
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur spektral- und zeitaufgeloesten Registrierung ultrakurzer Lichtimpulse. Gemaess der Erfindung erfolgt eine Aufspaltung des Lichtimpulses in mindestens zwei Teilstrahlenbuendel, von denen einer spektral zerlegt und mit dem anderen richtungsgleich zu einem gemeinsamen Strahlenbuendel wiedervereint wird, ueber dessen Buendelquerschnitt eine ortsabhaengige Messung der Strahlungsenergie erfolgt. Laufzeiteffekte verfaelschen bei dieser Loesung nicht die zeitaufgeloeste Messung. Zusaetzlich koennen Kohaerenzeigenschaften bestimmt werden. Die Impulslaenge bleibt bei erhoehter spektraler Aufloesung unbeeinflusst. Fig. 1The invention relates to a method and an arrangement for the spectral and time-resolved registration of ultrashort light pulses. According to the invention, a splitting of the light pulse into at least two Teilstrahlenbuendel, one of which is spectrally disassembled and reunited with the other direction equal to a common Strahlbuendel about the Buendelquerschnitt a locally dependent measurement of the radiation energy takes place. Runtime effects do not spoof the time-resolved measurement in this solution. In addition, cohesive properties can be determined. The pulse length remains unaffected at elevated spectral resolution. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung diont der spektral- und zeitaufgelösten Registrierung ultrakurzer Lichtimpulse und ist vorrangig für die Ultrakurzzeitspektroskopie zur optischen Untersuchung von Prozessen in Zeitintervallen unterhalb von 100 Pikosekunden vorgesehen.The invention diont the spectral and time-resolved registration of ultrashort light pulses and is primarily intended for ultra-short-time spectroscopy for the optical examination of processes in time intervals below 100 picoseconds.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Z'jr spektralen und zeitlichen Auflösung eines Lichtimpulses sind Anordnungen bekannt, bei denen der Lichtimpuls zunächst einen Gittermonochromalor durchläuft und dann auf einen zeitauflösenden Empfänger gerichtet ist (DD-WP 148099).Z'jr spectral and temporal resolution of a light pulse arrangements are known in which the light pulse first passes through a grating monochromalor and then directed to a time-resolved receiver (DD-WP 148099).

Nachteilig bei solchen Anordnungen ist es, daß die Zeitaufiösung des Systems durch die Responsefunktion bzw. die Anstiegszeit des Empfängers begrenzt wird. Zur Erzielung einer hohen zeitlichen Auflösung ist ein bedeutender technischer Aufwand nötig.A disadvantage of such arrangements is that the time resolution of the system is limited by the response function or the rise time of the receiver. To achieve a high temporal resolution, a significant technical effort is needed.

Weiterhin ist es auf Grund des durch Fouriertransformation gebildeten Zusammenhanges zwischen der Dauer eines Lichtimpulses und dem Frequenzspektrum synchronisierter Moden nicht möglich, bei einer Messung der Frequenzauflösung beliebig hoch zu wählen, ohne das Zeitverhalten des Impulses zu verfälschen. Das Signal, das von dem zeitauflösenden Empfänger abgegeben wird, ist proportional der Intensität der Strahlung im aufgelöster Zeitintervall; dia Kohärenzeigenschaften des Strahlungsimpulses, aus denen weitere wichtige Informationen zu seiner Charakterisierung gewonnen werden können, sind jedoch nicht bestimmbar.Furthermore, due to the relationship formed by Fourier transformation between the duration of a light pulse and the frequency spectrum of synchronized modes, it is not possible to select any desired value for a measurement of the frequency resolution without distorting the time response of the pulse. The signal output by the time-resolved receiver is proportional to the intensity of the radiation in the resolved time interval; However, coherence properties of the radiation pulse from which further important information on its characterization can be obtained are not determinable.

Nachteilig an dieser Lösung ist es auch, daß durch die Bewegung am Gitter eine Differenz der optischen Weglänge zwischen Eintrittsspalt und Austrittsspalt des Monochromaiors für die das Strahlenbündel senkrecht zu den Linien des Gitters begrenzenden Randstrahlen entsteht. Das führt beim Durchgang sehr kurzer Lichtimpulsc durch einen Gitfermonochromator zur zeitlichen Verlängerung dieser Impulse und damit zu einer Begrenzung der Zeitauflösung.A disadvantage of this solution, it is also that a difference in the optical path length between the entrance slit and exit slit of the Monochromaiors for the beam bundle perpendicular to the lines of the grid limiting Randst r arises due to the movement on the grid. This results in the passage of very short Lichtimpulsc by a Gitfermonochromator for temporal extension of these pulses and thus to a limitation of the time resolution.

Zur Beseitigung dieses Mangels wurde von P.Saari und A. Freiberg (JQE, QE 19 [1983] 622) eine Monochromatcranordnung vorgeschlagen, in der dem Austrittsspait nachgeordnet ein zweites Gitter vorgesehen ist, das in entgegengesetzter Dispersion benutzt wird und die vom ersten Gitter bewirkte Wegdifferenz weitgehend kompensiert.To remedy this deficiency, P.Saari and A. Freiberg (JQE, QE 19 [1983] 622) proposed a monochromate order in which the exit gap is followed by a second lattice which is used in opposite dispersion and caused by the first lattice Path difference largely compensated.

Der Nachteil des hohen Aufwandes dieser Lösung durch die Verwendung zweier Gitter, d\°. zur spektralen Durchstimmung synchron gedreht werden müssen, wurde mit dem DD-WP 2414^5 beseitigt. Nach der Beugung am Gitter wird das Strahlenbündel mit einem reflektierenden Element ein zweites Mal über das Gitter mit entgegengesetzter Dispersion geführt, wobei Ein- und Austrittsspalt durch einen teildurchlässigen Spiegel räumlich getrennt werden.The disadvantage of the high cost of this solution through the use of two grids, d \ °. have to be rotated synchronously to the spectral tuning was eliminated with the DD-WP 2414 ^ 5. After diffraction at the grating, the beam is guided with a reflecting element a second time across the grating with opposite dispersion, wherein the entrance and exit slits are spatially separated by a partially transparent mirror.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist vor allem der Lichtverlust duich den Einsatz eines teildurchlässigen Spiegels.A disadvantage of this arrangement, especially the loss of light duich the use of a partially transparent mirror.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, mit verringertem technischen Aufwand bessere Nachweiseigenschaften und eine Erweiterung der Nachweismöglichkeiten zu erreichen.The aim of the invention is to achieve better detection properties and an extension of the detection options with reduced technical complexity.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine durch die Zeitauflösung des Empfängers unbeeinflußte zeitaufgelöste Messung von ultrakurzen Lichtimpulsen zu gewährleisten, die nicht durch Laufzeiteffekte verfälscht ist und zusätzlich die Bestimmung von Kohärenzeigenschaften gestattet. Eine erhöhte spektrale Auflösung soll die ermittelte Impulslänge nicht beeinflussen. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur spektral- und zeitaufgelösten Registrierung ultrakurzer Lichtirnpulse, indem eine Aufspaltung des Lichtimpulses in mindestens zwei Teilstrahlenbündel erfolgt, vor, denen einer spektral zerlegt und mit dem anderen richtungsgleich zu einem gemeinsamen Strahlenbündel wiedervereint wird, über dessen Bündelquerschnitt eine ortsabhängige Messung der Strahlungsenergie erfolgt. Dabei sind die spektrale Auflösung des Monochromators und der vom anderen Teilstrahlenbündel durchlaufene optische Weg veränderbar.The object of the invention is to ensure an unaffected by the time resolution of the receiver time-resolved measurement of ultrashort light pulses, which is not distorted by run-time effects and additionally allows the determination of coherence properties. An increased spectral resolution should not affect the determined pulse length. The object is achieved according to the invention by a method for spectrally and time-resolved registration of ultrashort light pulses by splitting the light pulse into at least two sub-beams before, one of which is spectrally disassembled and reunited with the other in the same direction to a common beam over the bundle cross-section a location-dependent measurement of the radiation energy takes place. In this case, the spectral resolution of the monochromator and the optical path traveled by the other partial beam can be changed.

Vorteilhaft ist es, wenn das gemeinsame Strahlenbündel vor der ortsabhängigen Messung durch einen Zweiphotonen-Prozeß nichtlinear verändert wird.It is advantageous if the common beam is changed non-linearly before the location-dependent measurement by a two-photon process.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Anordnung zur spektral- und zei'aufgelösten Registrierung ultrakurzer Lichtimpulse, die über einen Gittermonochromator geführt auf einen Empfänger, an den eine Auswerteeinheit angeschlossen ist, gerichtet sind. Zwischen Eintrittsspalt des Gittermonochromotors mit veränderlichem Auflösungsvermögen und dem Gitter ist ein Strahlenteiler zur Lichtimpulsaufspaltung in Teilstrahlenbündel vorgesehen. Einer der Teilstrahlenbündel ist auf das Gitter gerichtet. Der Empfänger ist als ortsauflösender Empfänger ausgebildet und in einem gemeinsamen Strahlengang, in dem das am Gitter gebeugte und das andere Teilstrahlenbündel zumindest teilweise interferieren, dem Austrittsspalt des Gittermonochromators nachgeordnet. Die äußeren Empfangselemente des Empfängers sind von den Randstrahlen des gebeugten Teilstrahlenbündels, zwischen denen eine Laufzeitdifferenz besteht, beaufschlagt.The invention further relates to an arrangement for the spectral and zei'auflösten registration ultrashort light pulses, which are guided via a grid monochromator to a receiver to which an evaluation unit is connected, are directed. Between the entrance slit of the grating monochromator with variable resolution and the grating a beam splitter for light pulse splitting in partial beams is provided. One of the partial beams is directed to the grid. The receiver is designed as a spatially resolving receiver and arranged downstream of the exit slit of the grating monochromator in a common beam path in which the diffracted at the grating and the other partial beam at least partially. The outer receiving elements of the receiver are acted upon by the marginal rays of the diffracted partial beam, between which there is a transit time difference.

Unmittelbar vor dem ortsauflösenden Empfänger ist ein nichtlineares optisches Element angeordnet, das zwei Photonen der einfallenden Strahlung in ein Photon der austretenden Strahlung transformiert und das für die einfallende Strahlung nicht transparent ist.Immediately before the spatially resolving receiver, a nonlinear optical element is arranged, which transforms two photons of the incident radiation into a photon of the exiting radiation and which is not transparent to the incident radiation.

Das Teilstrahlenbündel, das nicht auf das Gitter fällt, ist vor dem Eintritt in den gemeinsamen Strahlengang auf ein Element zur Veränderung der optischen Weglänge gerichtet.The partial beam, which does not fall on the grating, is directed to an element for changing the optical path length before entering the common beam path.

Mit der beschriebenen Erfindung, die eine Synthese aus einem Monochromator und einem Interferometer darstellt, erfolgt die Messung der spektralen Verteilung des (in der Regel nicht vollständig modensynchronisierten) Lichtimpulses durch die Registrierung des über alle Empfängerelemente summierten, von der Empfängerzeile abgegebenen Signals in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Gitters. Die spektrale Auflösung wird wie bei jedem Gittermonochromator durch die Variation der Eintrittsund Austrittsspaltbru'te verändert.With the described invention, which is a synthesis of a monochromator and an interferometer, the measurement of the spectral distribution of the (usually not completely mode-synchronized) light pulse by the registration of all over the receiver elements summed, output from the receiver line signal in response to the rotation angle of the grid. The spectral resolution is changed, as with any grating monochromator, by the variation of the entrance and exit slits.

Zur Registrierung von Impulsdauer und Kohärenzzeit wird die Tatsache ausgenutzt, daß beim gebeugten Teilstrahlenbündel durch die Beugung am Gitter eine lineare Zeitverzögerung von einem Randstrahl zum anderen in einer Richtung senkrecht zu den Linien des Gitters auftritt. Das zweite Teilstrahlenbündel besitzt eine solche Zeitverzögerung nicht. Kann der zu vermessende Lichtimpuls als kohärent vorausgesetzt werden, so registrieren die einzelnen Empfangselemente in Abhängigkeit vom Überlagerungszustand beider Teilstrahlenbündel unterschiedliche Strahlungsenergien. Die Ortabhängigkeit des vom Zeilenempfänger abgegebenen Signals widerspiegelt den Zeitverlauf des zu messenden Lichtimpulses, an dem unmittelbar die Impulslänge abzulesen ist. Durch die Veränderung der optischen Weglänge in dem Teilstrahlenbündel, das nicht auf das Gitter fällt, kann der Wegunterschied zwischen beiden Teilstrahlenbündeln auf einem vorgegebenen Empfängerelement auf Null festgelegt werden, so daß sich auf diesem Empfängerelement die beiden Teilstrahlenbündel genau zeitgleich überlagern und damit das maximale Empfängersigna! erzeugen.For the registration of pulse duration and coherence time, the fact is exploited that in the diffracted partial beam due to the diffraction on the grating a linear time delay from one edge beam to the other in a direction perpendicular to the lines of the grating occurs. The second sub-beam does not have such a time delay. If the light pulse to be measured can be assumed to be coherent, the individual receiving elements register different radiation energies depending on the superposition state of both partial beams. The location dependency of the signal emitted by the line receiver reflects the time course of the light pulse to be measured, at which the pulse length can be read directly. By changing the optical path length in the partial beam that does not fall on the grating, the path difference between two partial beams on a given receiver element can be set to zero, so that superimposed on this receiver element, the two partial beams exactly the same time and thus the maximum Empfängerersigna! produce.

Kann der zu untersuchende Impuls nicht als kohärent vorausgesetzt werden, ist also seine Kohärenzzeit kleiner als die Impulslänge, so widerspiegelt die Ortsabhängigkeit des vom Zeilenempfänger abgegebenen Signals vom Empfängerelement die zeitliche Korrelation der zu untersuchenden Lichtimpulse, aus der die Kohärenzzeit abzulesen ist.If the pulse to be examined can not be assumed to be coherent, ie if its coherence time is shorter than the pulse length, then the spatial dependence of the signal emitted by the line receiver from the receiver element reflects the temporal correlation of the light pulses to be examined, from which the coherence time can be read.

Um Impulsdauer und Kohärenzzeit zu vermessen, wird die Auflösung des Monochromators so hoch gewählt, daß die spektrale Bandbreite des gebeugten Teilstrahlenbündels schmaler als die spektrale Breite der im zu untersuchenden Lichtimpuls synchronisierten Moden ist. Die damit verbundene Verlängerung der Kohärenzzeit des vom Gitter gebeugten Teilstrahlenbündels ist kontrollierbar an der Veränderung des Empfängersignals in Abhängigkeit vom Empfängerelement. Zur Bestimmung von Impulsdauer und Kohärenzzeit, die voneinander unabhängig sind, durch die Auswertung der Abhängigkeit des Empfängersignals vom Empfängerelement werden wenigstens zwoi Messungen bei unterschiedlicher Kohärenzzeit des gebeugten Teilstrahlenbündels ausgeführt.In order to measure pulse duration and coherence time, the resolution of the monochromator is selected to be so high that the spectral bandwidth of the diffracted partial beam is narrower than the spectral width of the modes synchronized in the light pulse to be examined. The associated extension of the coherence time of the diffracted by the grating partial beam is controllable by the change of the receiver signal in response to the receiver element. To determine pulse duration and coherence time, which are independent of one another, by evaluating the dependence of the receiver signal on the receiver element, at least two measurements are carried out with different coherence time of the diffracted partial beam.

Da Zweiphotonen-Prozesse proportional der vierten Potenz der einfallenden Feldstärke sind, läßt sich mit dem Einsatz eines nichtlinearen Elementes vor dem Zeilenempfänger die Impulsdauer der Lichtimpulses bei jeder Kohärenzzeit aus der Ortsabhängigkeit des Empfängersignals vom Empfängerelement bestimmen.Since two-photon processes are proportional to the fourth power of the incident field strength, the pulse duration of the light pulse at each coherence time can be determined from the position dependence of the receiver signal from the receiver element by using a nonlinear element in front of the line receiver.

Ausf UhrungsbeispielExecution example

Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the schematic drawing. Show it:

Fig.1: eine erste Anordnung gemäß der Erfindung Fig. 2: eine zweite Anordnung gemäß der ErfindungFig. 1: a first arrangement according to the invention Fig. 2: a second arrangement according to the invention

-3- 278 731-3- 278 731

Bei der in Fig. 1 dargestellten Lösung sind einem Eintrittsspalt 1 eine Sammellinse 2 und ein Strahlenteiler 3 nachgeordnet, von dem aus ein Strahlengang 4 zu einem drehbaren Reflexionsgitter 5 und ein anderer Strahlengang 6 zu einem entlang der optischen Achse des Strahlenganges 6 verschiebbaren Spiegel 7 verläuft. Ausgehend vom Strahlenteiler 3 führt ein für 6 und 7 gemeinsamer Strahlengang 8 über eine Linse 9 und einen Austrittsspalt 10 auf einen Zeilenempfänger 11 als ortsauflösenden Empfänger. In einer weiteren Ausführungsform kann dem Zeilenempfänger 11 ein nichtlineares optisches Element 12 vorgeschaltet sein.In the solution shown in FIG. 1, an entrance slit 1 is followed by a converging lens 2 and a beam splitter 3, from which a beam path 4 to a rotatable reflection grating 5 and another beam path 6 to a mirror 7 displaceable along the optical axis of the beam path 6 , Starting from the beam splitter 3 performs a 6 and 7 common beam path 8 via a lens 9 and an exit slit 10 on a line receiver 11 as a spatially resolving receiver. In a further embodiment, the line receiver 11 may be preceded by a nonlinear optical element 12.

Nachdem ein einen ultrakurzen Lichtimpuls repräsentierendes Strahlenbündel den Eintrittsspalt 1 und die Sammellinse 2 durchlaufen hat, fällt das Strahlenbündel, bei dem die Flächen gleicher Intensität senkrecht zur Strahlrichtung verlaufen, auf den Strahlenteiler 3. Ein erstes Teilstrahlenbündel wird vom Strahlenteiler 3 über den Strahlengang 4 auf das Reflexionsgitter 5 gelenkt und für die vom Drehwinkel des Reflexionsgitters 5 abhängige Littrowsche Wellenlänge in den Strahlengang 4 gebeugt, passiert den Strahlenteiler 3, die Sammellinse 9, den Austrittsspalt 10 und fällt auf den Zeilenempfänger 11.After a bundle of rays representing an ultrashort light pulse has passed through the entrance slit 1 and the condenser lens 2, the beam of rays in which the surfaces of equal intensity are perpendicular to the beam direction is incident on the beam splitter 3. A first partial beam is emitted from the beam splitter 3 via the beam path 4 onto the beam splitter 3 Reflection grating 5 guided and diffracted for the dependent of the rotation angle of the reflection grating 5 Littrowsche wavelength in the beam path 4, passes the beam splitter 3, the converging lens 9, the exit slit 10 and falls on the line receiver eleventh

Auf Grund der Reflexion verlaufen die Flächen gleicher Strahlintensität für das am Reflexionsgitter 5 reflektierte Teilstrahlenbündel (Impulsfront B) nicht mehr senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Ein zweites Teilstrahlenbündel, das den Strahlenteiler 3 durchläuft, fällt auf den Spiegel 7, wird von diesem und dem Strahlenteiler 3 in den gemeinsamen Strahlengang 8 reflektiert.Due to the reflection, the surfaces of the same beam intensity no longer run perpendicular to the propagation direction for the partial beam (pulse front B) reflected by the reflection grating 5. A second partial beam, which passes through the beam splitter 3, falls on the mirror 7, is reflected by this and the beam splitter 3 in the common beam path 8.

Da das vom Spiegel 7 reflektierte Teilstrahlenbündel die Flächen gleicher Intensität ebenso wie der einfallende Lichtimpuls senkrecht zur Ausbreitungsrichtung besitzt (Impulsfront A), wird durch die auf den Zeilenempfänger 11 entstehende Intensitätsverteilung das zeitliche Verhalten des Lichtimpulses wierdergegeben.Since the partial beam reflected by the mirror 7 has the areas of the same intensity as the incident light pulse perpendicular to the direction of propagation (pulse front A), the temporal behavior of the light pulse is changed by the intensity distribution produced on the line receiver 11.

Durch die Verschiebung des Spiegels 7 in Strahlrichtung wird das Element des Zeilenempfängers festgelegt, auf dem sich die beiden Teilimpulse zeitgleich überlagern, und es wird durch Phasenanpassung der sich überlagernden Teilstrahlenbündel die vom Empfänger registrierte Strahlungsintensität auf ihren Maximumwert eingestellt.By shifting the mirror 7 in the beam direction, the element of the line receiver is set, on which the two partial pulses overlap simultaneously, and it is adjusted by phase matching the superimposed partial beam, the registered by the receiver radiation intensity to its maximum value.

Die F:g. 2 zeigt eine andere Ausführung, bei der der Strahlenteiler 3 in der Mittelsenkrechten eines gleichschenkligen Prismas 3' liegt. Nach der Strahlteilung werden die Teilstrahlenbündel auf ihrem Weg an den Prismenflächen totalreflektiert. Gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 1 besteht der Vorteil einer kompakteren Bauweise, so daß zur Ausschaltung z. B. von thermischen Effekten die Strahlengänge 4,6 der beiden Teilstrahlenbündel enger benachbart sind.The F : g. FIG. 2 shows another embodiment in which the beam splitter 3 lies in the mid-perpendicular of an isosceles prism 3 '. After the beam splitting, the partial beams are totally reflected on their way to the prism surfaces. Compared with the embodiment of FIG. 1, there is the advantage of a more compact design, so that z. B. of thermal effects, the beam paths 4,6 of the two partial beams are more closely adjacent.

Die Bestimmung von Impulsdauer T0 und Kohärenzzeit Tk des Impulses sei am Beispiel eines Gaußimpulses erläutert, dessen kohärente Teilstrahlenbündel ebenfalls Gaußimpulse sind. Die Amplitude der Feldstärke des vom Spiegel 7 reflektierten und auf das i-te Empfängerelement fallenden Teilstrahlenbündel ist gegeben durchThe determination of pulse duration T 0 and coherence time T k of the pulse is explained using the example of a Gaussian pulse whose coherent partial beams are also Gaussian pulses. The amplitude of the field strength of reflected from the mirror 7 and falling on the i-th receiver element sub-beam is given by

wobei T0 die Impulsdauer, Tk die Kohärenzzeit und T2 (i) die Zeit für das Maximum des auf das i-te Empfängerelement fallenden, vom Spiegel 7 reflektierten Teilstrahlenbündels sind.where T 0 is the pulse duration, T k is the coherence time, and T 2 (i) is the time for the maximum of the partial beam falling on the ith receiver element, reflected by the mirror 7.

In analoger Weise gilt für die Amplitude der Feldstärke des vom Gitter 5 reflektierten und auf das i-te Empfängerelement fallenden TeilstrahlenbündelsIn an analogous manner, the amplitude of the field strength of the partial beam reflected by the grating 5 and incident on the ith receiver element applies analogously

E,«'(t)= J d<o,E^e-VccV"1,1 J dT.e-^-^-e-i'V, r (2)E, «'(t) = J d <o, E ^ e -VccV" 1 , 1 J dT.e - ^ - ^ - e-i'V, r (2)

Vn -χ T0 2 Vn -χ T 0 2

wobei Tm die durch den aus Eintritts- und Austrittsspalt 1,10, dem Gitter 5 und eventuell vorhandenen abbildenden Elementen gebildeter Monochromator bestimmte Kohärenzzeit des vom Gitter 5 reflektierten Teilstrahlenbündels ist. Der Interferenzterm der auf das i-te Empfängerelement fallenden Ensrgie ist dann bestimmt durchwhere Tm is the determined by the monochromator formed by the entrance and exit slit 1,10, the grid 5 and possibly existing imaging elements coherence time of the reflected light from the grating 5 partial beam. The interference term of the energy falling on the ith receiver element is then determined by

n2TkTMT0 2 " 4 (T2 ' T' ' = E1E2 e (3)n2TkTMT0 2 "4(T2 'T'' = E1e2 e (3)

Vn (V + TM + y T0 2) (V + Tm2 + y T0 2)Vn (V + T M + y T 0 2 ) (V + Tm 2 + y T 0 2 )

+ konjugiert kompiexer Term+ conjugate complex term

Durch den Reflexionswinkel des Gitters 5 und die Geometrie der Anordnung ist T3(i) - T1(J) vorgegeben, so daß sich aus (3) durch zwei Messungen bei zwei verschiedenen TM, d. h. zwei verschieden eingestellten spektralen Auflösungen des Monochromator, wobei die spektrale Bandbreite kleiner als die spektrale Breite der synchronisierten Moden ist, die Impulsdauer T0 und die Kohärenzzeit Tk bestimmen lassen.Due to the reflection angle of the grating 5 and the geometry of the arrangement T 3 (i) - T 1 (J) is given, so that from (3) by two measurements at two different T M , ie two differently adjusted spectral resolutions of the monochromator, wherein the spectral bandwidth is smaller than the spectral width of the synchronized modes, the pulse duration T 0 and the coherence time T k can be determined.

Claims (8)

1. Verfahren zur spektral- und zeitaufgelösten Registrierung ultrakurzer Lichtimpulse, gekennzeichnet dadurch, daß eine Aufspaltung des Lichtimpulses in mindestens zwei Teilstrahlenbündel erfolgt, von denen einer spektral zerlegt und mit dem anderen richtungsgleich zu einem gemeinsamen Strahlenbündel wiedervereint wird, über dessen Bündelquerschnitt eine ortsabhängige Messung der Strahlungsenergie erfolgt.1. A method for spectrally and time resolved registration of ultrashort light pulses, characterized in that a splitting of the light pulse is carried out in at least two partial beams, one of which spectrally decomposed and reunited with the other direction equal to a common beam over the beam cross section, a location-dependent measurement of Radiation energy takes place. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die spektrale Auflösung veränderbar ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the spectral resolution is variable. 3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß der vom anderen Teilstrahlenbündel durchlaufene optische Weg veränderbar ist.3. The method according to claim 2, characterized in that the traversed by the other partial beam optical path is variable. 4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß das gemeinsame Strahlenbündel vor der ortsabhängigen Messung durch einen Zweiphotonen-Prozeß nichtlinear verändert wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the common beam is changed nonlinear before the location-dependent measurement by a two-photon process. 5. Anordnung zur spektral- und zeitaufgelösten Registrierung ultrakurzer Lichtimpulse, die über einen Gittermonochromator geführt auf einen Empfänger, an den eine Auswerteeinheit angeschlossen ist, gerichtet sind, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Eintrittsspalt des Gittermonochromators mit veränderlichem Auslösungsvermögen und dem Gitter ein Strahlenteiler zur Lichtimpulsaufspaitung in Teilstrahlenbündel vorgesehen ist, von denen einer auf das Gitter gerichtet >st, und als Empfänger ein ortsauflösender Empfänger dient, der in einem gemeinsamen Strahlengang, in dem das am Gittei gebeugte und das andere Teilstrahlenbündel zumindest teilweise interferieren, dem Austrittsspalt des Gittermonochromators nachgeordnet ist, wobei dessen äußere Empfangselemente von den Randstrahlen des gebeugten Teilstrahlenbündels, zwischen denen eine Laufzeitdifferenz besteht, beaufschlagt sind.5. Arrangement for spectrally and time-resolved registration of ultrashort light pulses, which are directed via a grating monochromator to a receiver to which an evaluation unit is connected, characterized in that between the entrance slit of the grating monochromator with variable resolution and the grating a beam splitter for Lichtimpulsaufspaitung in Partial beam is provided, one of which is directed to the grid> st, and serves as a receiver a spatially resolving receiver, which in a common beam path in which the diffracted at Gittei and the other partial beam at least partially interfere with the exit slit of the grating monochromator, wherein whose outer receiving elements are acted upon by the marginal rays of the diffracted partial beam, between which a transit time difference exists. 6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß das andere Teilstrahlenbündel vor Eintritt in den gemeinsamen Strahlengang auf ein Element zur Veränderung der optischen Weglänge gerichtet ist.6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the other partial beam is directed before entering the common beam path on an element for changing the optical path length. 7. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß unmittelbar vor dem ortsauflösenden Empfänger ein nichtlineares optisches Element angeordnet ist, das zwei Photonen der einfallenden Strahlung in ein Photon der austretenden Strahlung transformiert.7. Arrangement according to claim 6, characterized in that immediately before the spatially resolving receiver, a nonlinear optical element is arranged, which transforms two photons of the incident radiation into a photon of the exiting radiation. 8. Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß das nichtlineare optische Element für die einfallende Strahlung nicht'transparent ist.8. Arrangement according to claim 7, characterized in that the non-linear optical element for the incident radiation is not 'transparent.
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