izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2026-1-73-79izmertech-2402Research ArticleОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯOPTICOPHYSICAL MEASUREMENTSИзмерение длительности лазерного импульса фотохронографической электронно-оптической камерой: методика оценки неопределённости измеренийMeasurement of laser pulse duration by image converter streak camera: a technique for estimating the measurement uncertaintyhttps://orcid.org/0000-0002-0975-3944КанзюбаМ. В.KanzyubaM. V.

Михаил Викторович Канзюба, канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник лаборатории электронно-оптических средств измерений параметров быстропротекающих процессов

119361, Москва, ул. Озёрная, 46

Mikhail V. Kanzyuba, Cand. Sc. (Physics and Mathematics), Senior Research Fellow at the Laboratory of Electron-Optical Instruments for Measurement of Fast Processes

119361, Moscow, Ozernaya st. 46

mkanzyuba@vniiofi.ruВсероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений (ВНИИОФИ)РоссияAll-Russian Research Institute for Optical and Physical MeasurementsRussian Federation2026140320267517379Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20262026ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/2402

Фотохронографический метод с использованием электронно-оптических камер в настоящее время остаётся основным способом измерения временны́х характеристик пикосекундных лазерных импульсов. Однако методики учёта источников и оценки неопределённости измерений, разработанные для этого метода ещё в 1970-е гг., устарели и неприменимы к современным электронно-оптическим камерам с цифровой регистрацией изображений. В рамках работ по актуализации метрологического обеспечения измерений длительности лазерных импульсов с помощью фотохронографических электронно-оптических камер разработана методика оценки неопределённости измерений. Разработанная методика содержит детальный анализ источников неопределённости и оценку их вклада в суммарную неопределённость результата измерений длительности лазерных импульсов. Методика реализована на практике для оценки неопределённости выполняемых с помощью фотохронографической электронно-оптической камеры К016 измерений длительности прошедшего через оптоволоконный стретчер импульса фемтосекундного лазера. Практическая значимость исследования состоит в развитии метрологического обеспечения измерений длительности пикосекундных оптических импульсов. Оценка неопределённости результата измерений длительности лазерного импульса в соответствии с разработанной методикой позволит нормировать метрологические характеристики применяемых в лазерной физике и смежных областях средств измерений временны́х характеристик оптических импульсов.

The photochronographic method using image converter streak cameras currently remains the main method for measuring the temporal characteristics of picosecond laser pulses. But the techniques of accounting for sources and estimating measurement uncertainty developed for this method back in the 1970s are outdated and inapplicable to modern streak cameras with digital image registration. As part of the work on updating the metrological support for measurements of laser pulse duration by means of image converter streak cameras, a technique for estimating the laser pulse duration measurement uncertainty has been developed. The developed technique contains a detailed analysis of the sources of uncertainty and an estimation of their contribution to the combined uncertainty of the measurement result. The technique has been implemented in practice to assess the uncertainty of measurement of the duration of a femtosecond laser pulse passed through a fiberoptic stretcher performed using a K016 image converter streak camera. The practical significance of the research lies in the development of metrological support for duration measurement of picosecond optical pulses. Estimating the uncertainty of the laser pulse duration measurement result with the developed technique will make it possible to standardize the metrological characteristics of measuring instruments for the temporal characteristics of optical pulses, used in laser physics and related fields.

лазерный импульсдлительность импульсафотохронографический методнеопределённость измеренийэлектронно-оптическая камераlaser pulsepulse durationphotochronographic methodmeasurement uncertaintystreak cameraАвтор заявляет, что во время подготовки данной рукописи не было получено никаких средств, грантов или другой поддержки.The author declares that no funds, grants, or other support were received during the preparation of this manuscript.ReferencesTrebino R., DeLong K. W., Fittinghoff D. N., Sweetser J. N., Krumbügel M. A., Richman B. A., Kane D. J. Measuring ultrashort laser pulses in the time-frequency domain using frequency-resolved optical gating. Review of Scientific Instruments, 68, 3277–3295 (1997). https://doi.org/10.1063/1.1148286 ; https://elibrary.ru/lmjqddTrebino R., DeLong K. W., Fittinghoff D. N., Sweetser J. N., Krumbügel M. A., Richman B. A., Kane D. J. Measuring ultrashort laser pulses in the time-frequency domain using frequency-resolved optical gating. Review of Scientific Instruments, 68, 3277–3295 (1997). https://doi.org/10.1063/1.1148286 ; https://elibrary.ru/lmjqddIaconis C., Walmsley I. A. Spectral phase interferometry for direct electric-field reconstruction of ultrashort optical pulses. Optics Letters, 23, 792–794 (1998). https://doi.org/10.1364/OL.23.000792Iaconis C., Walmsley I. A. Spectral phase interferometry for direct electric-field reconstruction of ultrashort optical pulses. Optics Letters, 23, 792–794 (1998). https://doi.org/10.1364/OL.23.000792Колесов Г. В., Котюк А. Ф., Степанов Б. М., Черноярский А. А. Систематизация и оценка неопределённостей фотохронографической аппаратуры с ЭОП. Метрологическое обеспечение работ в области энергетической фотометрии. Научные труды НИИФТРИ. ВНИИОФИ, Москва, с. 19–24 (1976).Kolesov G. V., Kotyuk A. F., Stepanov B. M., Chernoyarskij A. A. Systematization and estimation of uncertainties of photochronographic equipment with EOP. Metrologicheskoe obespechenie rabot v oblasti energeticheskoj fotometrii. Nauchnye trudy NIIFTRI, VNIIOFI, Moscow, рp. 19–24 (1976). (In Russ.)Аникеева Н. В., Батыгина А. И., Егорова Т. К., Колесов Г. В., Новиков В. Г., Слесарев М. В., Степанов Б. М., Усачев Б. Ф., Хлескова Т. Н. Поверочная установка высшей точности для средств измерения длительности одиночного оптического импульса излучения. Измерительная техника, (3), 56–58 (1977).Anikeeva N. V., Batygina A. I., Egorova T. K., Kolesov G. V., Novikov V. G., Slesarev M. V., Stepanov B. M., Usachev B. F., Khleskova T. N. Precision test system for radiation pulse-length monitors. Izmeritel’naya Tekhnika, (3), 56–58 (1977). (In Russ.)Канзюба М. В., Фельдман Г. Г., Лебедев В. Б., Иванов В. С. Миниатюрные электронно-оптические камеры для измерения временны́х характеристик оптических импульсов в нано- и пикосекундном диапазонах. Измерительная техника, (11), 24–29 (2021). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-11-24-29 ; https://elibrary.ru/odyfabKanzyuba M. V., Feldman G. G., Lebedev V. B., Ivanov V. S. Miniature image converter cameras for measurement of the temporal characteristics of optical pulses in nano- and picosecond ranges. Izmeritel’naya Tekhnika, (11), 24–29 (2021). (In Russ.) https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-11-24-29 ; https://elibrary.ru/odyfabKanzyuba M. V., Berlizov A. B., Krutikov V. N., Lebedev V. B., Feldman G. G. Development of the standard for laser pulse duration in the picosecond range. Proceedings of SPIE, 10328, 103280G (2017). https://doi.org/10.1117/12.2269298 ; https://elibrary.ru/yverdzKanzyuba M. V., Berlizov A. B., Krutikov V. N., Lebedev V. B., Feldman G. G. Development of the standard for laser pulse duration in the picosecond range. Proceedings of SPIE, 10328, 103280G (2017). https://doi.org/10.1117/12.2269298 ; https://elibrary.ru/yverdzБерлизов А. Б., Золотаревский Ю. М., Иванов В. С., Крутиков В. Н., Лебедев В. Б., Фельдман Г. Г. Установка для комплексной настройки и калибровки средств измерений временных характеристик оптических импульсов. Измерительная техника, (10), 17–21 (2011). https://elibrary.ru/ojkrgdBerlizov A. B., Zolotarevskii Y. M., Ivanov V. S., Krutikov V. N., Lebedev V. B., Feldman G. G. Equipment for complex tuning and calibration of instruments for the measurement of the time characteristics of optical pulses. Izmeritel’naya Tekhnika, (10), 17–21 (2011). (In Russ.) https://elibrary.ru/ojkrgdКанзюба М. В., Берлизов А. Б., Крутиков В. Н., Фельдман Г. Г. Комплекс технических средств для воспроизведения, хранения и передачи единицы длительности импульса лазерного излучения в диапазоне 5·10−11–1·10−9 с в составе государственного первичного специального эталона. Измерительная техника, (11), 11–14 (2018). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2018-11-11-14 ; https://elibrary.ru/ywahkxKanzyuba M. V., Berlizov A. B., Krutikov V. N., Feldman G. G. Complex of technical devices for reproduction, storage, and transmission of the unit of pulse duration of laser radiation in the range 5·10–11–1·10–9 s incorporated into the State primary special standard. Izmeritel’naya Tekhnika, (11), 11–14 (2018). (In Russ.) https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2018-11-11-14 ; https://elibrary.ru/ywahkxВоробьев Н. С., Дегтярева В. П., Коробкин В. В., Прохоров А. М., Щелев М. Я. Об измерении временного разрешения ЭОП методами биения мод и ультракоротких импульсов. Труды 14 Международного конгресса по высокоскоростной фотографии и фотонике. ВНИИОФИ, Москва, с. 238–244 (1982).Vorob’ev N. S., Degtyareva V. P., Korobkin V. V., Prokhorov A. M., Schelev M. Ya. Time resolution measurement of image converter tubes by mode beats and ultra short pulses techniques. Proceedings of 14th International Congress on HighSpeed Photography and Photonics. VNIIOFI, Moscow, pр. 208–212 (1982).Яшунин Д. А., Мальков Ю. А., Бодров С. Б. Фемтосекундная оптика: учебно-методическое пособие. ННГУ, Нижний Новгород (2014).Yashunin D. A., Malkov Yu. A., Bodrov S.B. Femtosecond optics: a teaching aid. NNGU, Nizhniy Novgorod (2014). (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.