亞皮秒乃至飛秒即超短脈沖技術(shù)的發(fā)展打開了超短光脈沖在超快現(xiàn)象、極高強(qiáng)光與物質(zhì)的相互作用、高速光電子器件、光通信和醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域的應(yīng)用空間.王大珩先生曾經(jīng)指出,和超短脈沖技術(shù)相結(jié)合的時(shí)域全息術(shù)可以存儲(chǔ)和復(fù)現(xiàn)物體的快速變化過(guò)程,以及立體物體的層面,這是全息技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)之一.本站討論超短脈沖(超快時(shí)域信號(hào))的全息術(shù),主要涉及光脈沖波形的存儲(chǔ)、回訪和非線性濾波的全息處理方法.這些方法有可能產(chǎn)生許多新的應(yīng)用,如超快脈沖波形匹配濾波和加密的飛秒數(shù)據(jù)存儲(chǔ).
傳統(tǒng)的全息技術(shù)可以稱為空域全息術(shù),廣泛應(yīng)用于在空間域中存儲(chǔ)和回訪圖像并執(zhí)行模式識(shí)別相關(guān)等信號(hào)處理操作,信號(hào)光束攜帶空間變化的光信息,參考光束通常在空間上均勻的,二者干涉形成一系列條紋,被記錄下來(lái)成為全息圖.隨后,用均勻的測(cè)試(讀出)光束照明全息圖,依據(jù)不同的記錄光路可重構(gòu)出原始信號(hào)光束的實(shí)像或共軛像.用攜帶信息的測(cè)試光束照明全息圖,可產(chǎn)生測(cè)試光束與存儲(chǔ)的信號(hào)光束之間的相關(guān)與卷積.與之類比,超快時(shí)域信號(hào)的全息術(shù)中信號(hào)光束是經(jīng)過(guò)整形的脈沖,信息加載在其光譜上;參考光是具有規(guī)則的寬光譜短脈沖.在全息記錄階段,信號(hào)脈沖每個(gè)譜分量的復(fù)振幅與參考脈沖相應(yīng)的譜分量相干涉,形成一系列干涉條紋并存儲(chǔ)下來(lái).隨后,用短的測(cè)試脈沖照明全息圖,依據(jù)記錄光路的不同會(huì)復(fù)現(xiàn)出原始信號(hào)脈沖或者其時(shí)間反轉(zhuǎn)(共軛)的信號(hào).同樣,用整形的脈沖照明,會(huì)產(chǎn)生測(cè)試脈沖與信號(hào)波形之間的相關(guān)與卷積.
在常規(guī)的全息術(shù)中,兩束寫入光通常來(lái)自連續(xù)波單色光源,其光譜(光的時(shí)間頻譜)可以用函數(shù)表征;參考光波一般采用簡(jiǎn)單的波面,物光波(或信號(hào)光波)在空間受到調(diào)制,因而信息承載在其空間頻譜中.在超短脈沖的全息術(shù)中,寫入光是納秒、皮秒甚至飛秒級(jí)光脈沖的時(shí)間序列,脈沖持續(xù)時(shí)間越短,其時(shí)間頻譜越寬.參考光通常采用未經(jīng)處理的原始脈沖,信號(hào)光的光譜經(jīng)過(guò)整形處理.(Spectrally Shaped)或稱移相處理(Spectrally Dephased),因而信息承載于其光譜中.依據(jù)不同的全息記錄光路,超短脈沖全息可以分為時(shí)域全息和光譜全息兩大類.直接記錄兩束脈沖光的干涉稱為時(shí)域全息;用色散元件將脈沖光的光譜展開,記錄參考光和信號(hào)光對(duì)應(yīng)的光譜分量的干涉稱為光譜全息.
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