Измерение длительности лазерного импульса фотохронографической электронно-оптической камерой: методика оценки неопределённости измерений

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.

1. Trebino 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/lmjqdd

2. Iaconis 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.23.000792

3. Колесов 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).

4. 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).

5. 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/odyfab

6. Kanzyuba 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/yverdz

7. Берлизов 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/ojkrgd

8. Канзюба 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/ywahkx

9. Воробьев 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).

10. Яшунин Д. А., Мальков Ю. А., Бодров С. Б. Фемтосекундная оптика: учебно-методическое пособие. ННГУ, Нижний Новгород (2014).