亞皮秒乃至飛秒即超短脈沖技術的發(fā)展打開了超短光脈沖在超快現(xiàn)象、極高強光與物質的相互作用、高速光電子器件、光通信和醫(yī)學成像等領域的應用空間.王大珩先生曾經指出,和超短脈沖技術相結合的時域全息術可以存儲和復現(xiàn)物體的快速變化過程,以及立體物體的層面,這是全息技術的顯著優(yōu)點之一.本站討論超短脈沖(超快時域信號)的全息術,主要涉及光脈沖波形的存儲、回訪和非線性濾波的全息處理方法.這些方法有可能產生許多新的應用,如超快脈沖波形匹配濾波和加密的飛秒數據存儲.
傳統(tǒng)的全息技術可以稱為空域全息術,廣泛應用于在空間域中存儲和回訪圖像并執(zhí)行模式識別相關等信號處理操作,信號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,被記錄下來成為全息圖.隨后,用均勻的測試(讀出)光束照明全息圖,依據不同的記錄光路可重構出原始信號光束的實像或共軛像.用攜帶信息的測試光束照明全息圖,可產生測試光束與存儲的信號光束之間的相關與卷積.與之類比,超快時域信號的全息術中信號光束是經過整形的脈沖,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,信號脈沖每個譜分量的復振幅與參考脈沖相應的譜分量相干涉,形成一系列干涉條紋并存儲下來.隨后,用短的測試脈沖照明全息圖,依據記錄光路的不同會復現(xiàn)出原始信號脈沖或者其時間反轉(共軛)的信號.同樣,用整形的脈沖照明,會產生測試脈沖與信號波形之間的相關與卷積.
在常規(guī)的全息術中,兩束寫入光通常來自連續(xù)波單色光源,其光譜(光的時間頻譜)可以用函數表征;參考光波一般采用簡單的波面,物光波(或信號光波)在空間受到調制,因而信息承載在其空間頻譜中.在超短脈沖的全息術中,寫入光是納秒、皮秒甚至飛秒級光脈沖的時間序列,脈沖持續(xù)時間越短,其時間頻譜越寬.參考光通常采用未經處理的原始脈沖,信號光的光譜經過整形處理.(Spectrally Shaped)或稱移相處理(Spectrally Dephased),因而信息承載于其光譜中.依據不同的全息記錄光路,超短脈沖全息可以分為時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,記錄參考光和信號光對應的光譜分量的干涉稱為光譜全息.
