高速电光采样
概述
超快时域光谱是用于测量固体及各类材料内部超快动力学过程的技术。
该测量方式的原理如下：首先采用泵浦脉冲照射样品，使材料内部产生受激扰动；随后输出另一束存在微小时序差的激光探测脉冲，检测样品受扰动后形成的激发态。若要获取激发态随时间衰减的规律，需要连续调节两路激光脉冲之间的光程差。传统方案普遍使用机械光延迟线调整脉冲延时，但会受机械传动机构制约，导致系统时序性能受限。异步光学采样（ASOPS） 与电控光学采样（ECOPS） 两类技术可有效突破该限制。
异步光学采样ASOPS依靠两台重复频率略有差异的激光器实现时序差调节，脉冲延时会随时间线性增大。电控光学采样ECOPS则通过调谐单台激光器的谐振腔腔长，改变其输出脉冲的重复频率，进而实现延时调控。
异步光学采样与电控光学采样均可实现激光脉冲异步时序差调节，无需机械结构，能够对动态过程完成高速采样。但这类高精度采样技术，要求两台激光器实现精密同步与失谐控制。
实现双激光器精密同步的前提是比对两路光信号的相位，常规方案会使用光电探测器完成相位检测。但在异步光学采样、电控光学采样等高速应用场景中，直接光电探测无法满足系统所需的飞秒级时间分辨率。Cycle 公司平衡光学互相关器（BOC） 是一款高精度时序检测器件，具备飞秒时间分辨能力，可精准测量两台激光器的时间抖动。该器件利用非线性光学效应，可将双激光器均方根（RMS）时间抖动控制在 10 飞秒以内，同时对激光谐振腔进行精密调控，完成失谐设置。凭借上述性能，该器件非常适用于电光采样等高端高速测量场景。 应用机构
参考文献
[1] K. Şafak, M. Xin, M. Y. Peng and F. X. Kärtner, “Synchronous multi-color laser network with daily sub-femtosecond timing drift,” Sci. Rep. 8 (1), 11948 (2018).[2] F. Tauser, C. Rausch, J.H. Posthumus and F. Lison, “Electronically controlled optical sampling using 100 MHz repetition rate fiber lasers,” Proc. SPIE 6881, Commercial and Biomedical Applications of Ultrafast Lasers VIII, 68810O (2008).[3] P.A. Elzinga, F.E. Lytle, Y. Jian, G.B. King, N.M. Laurendeau, “Pump/Probe Spectroscopy by Asynchronous Optical Sampling,” Applied Spectroscopy, 41, 1 (1987).
