具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种光脉冲信号处理系统，该光脉冲信号处理系统可以通过设置多个光信号处理设备实现，具体地，该系统可以包括：待测信号光源102、柱面透镜104、长镜对106，以及用于产生具有第一重复频率的参考光脉冲簇的参考信号光源108、合束镜110。其中，待测信号光源102可以是与上述柱面透镜104以及长镜对106位于同一条直线上的状态，参考信号光源108以及合束镜也可以是位于同一条直线上的状态；在一个实施例中，还可以包括光信号分析装置112，光信号分析装置112可以与合束镜关联。上述待测信号光源102、柱面透镜104、长镜对106、参考信号光源108以及合束镜110可以不仅仅局限于说明书中所记载的功能，上述待测信号光源102、柱面透镜104、长镜对106、参考信号光源108以及合束镜110还可以被用于实现其他功能。上述光脉冲信号处理系统可以包括如下所示的具体内容：

待测信号光源102，用于产生待测信号光脉冲，并传输至柱面透镜104。

其中，待测信号光源102可以是用于产生光脉冲的光源，该光脉冲可以是待测信号光脉冲，待测信号光源102产生的光脉冲可以为具有超窄脉宽的脉冲信号，其中超窄脉宽可以是飞秒。待测信号光源102可以产生预设脉宽的待测信号光脉冲，并传输至柱面透镜104。

柱面透镜104，用于将待测信号光脉冲转化为具有空间角度啁啾的待测信号光脉冲，以使具有空间角度啁啾的待测信号光脉冲以不同角度入射至长镜对106。

其中，待测信号光脉冲可以是上述待测信号光源102产生的光脉冲，该光脉冲可以是飞秒级别的光脉冲并传输至柱面透镜。柱面透镜104可以是平凸柱面透镜，柱面透镜104可以呈线状像，可以用于控制光束的方向。具体地，柱面透镜104可以将上述待测信号光源102产生的待测信号光脉冲转化为具有空间角度啁啾的待测信号光脉冲，柱面透镜104还可以将待测信号光聚焦在一条水平线上，在引入空间角度啁啾后，可以将具有空间角度啁啾的待测信号光入射到长镜对106中。

长镜对106，用于将以不同角度入射的待测信号光脉冲，通过镜间反射的方式对待测信号光脉冲进行延迟处理，输出具有第二重复频率的待测信号光脉冲簇至合束镜110；其中，第二重复频率与第一重复频率的频率差小于设定的频率差阈值。

其中，长镜对106可以由多个镜片以设定形式组成，具体地，可以是至少两个镜面相对设置的平面反射镜，具体地，可以为一对长25cm的平面反射镜。长镜对106可以用于产生预设重复频率的光脉冲簇，上述待测信号光脉冲由于被柱面透镜104聚焦在水平线上，并引入空间角度啁啾，不同光束入射场景对的角度不同，会对不同的光束产生倍数增长的时延，因此上述待测信号光脉冲可以以不同角度入射长镜对106，通过长镜对106的镜间反射的方式，对待测信号光脉冲进行延迟处理，输出具有第二重复频率的待测信号光脉冲簇，还可以将第二重复频率的待测信号光脉冲簇传输至合束镜110。上述参考信号光源108可以用于产生第一重复频率的参考光脉冲簇，例如可以是高重复频率飞秒脉冲激光光源，该光源可以是自主搭建的高稳定性脉冲光源。其中，上述第二重复频率与上述参考光脉冲簇对应的第一重复频率的差可以小于设定的频率差阈值。具体地，第二重复频率可以是RR_S＝3.001GHz，第一重复频率可以是RR_R＝3GHz，此时两者的微小频率差可以是Δf＝1MHz。

合束镜110，用于将待测信号光脉冲簇与参考信号光源108产生的参考光脉冲簇进行合束，用于光信号分析装置112对合束后的光脉冲簇进行分析。

其中，参考信号光源108可以产生特定重复频率的参考光脉冲簇，例如飞秒脉冲参考光，该参考光脉冲簇可以用于对上述待测信号光脉冲簇进行全光域实时扫描。合束镜110可以是用于将多束光合成一条光的设备，例如可以是二色镜或分光镜，合束镜110可以将上述第一重复频率的待测信号光脉冲簇和第二重复频率的参考光脉冲簇进行合束，具体地，可以将重复频率为RR_S的待测信号光脉冲簇与重复频率为RR_R参考光进行合束，其中，RR_S与RR_R可以是不同的重复频率。如图2所示，图2为一个实施例中待测信号光脉冲、待测信号光脉冲簇与参考光脉冲簇的结果示意图。当待测信号光脉冲，如图2中a所示，经过长镜对106后，由于被柱面透镜104聚焦在水平线上，并引入空间角度啁啾，不同光束入射长镜对的角度不同，会对不同的光束产生成倍数增长的时延，从而生成如图2中b所示的脉冲簇，其中该待测信号光脉冲簇的重复频率可以是RR_S＝3.001GHz。该脉冲簇可以与重复频率为RR_R＝3GHz的参考光脉冲簇合束。合束镜110将上述多个光脉冲簇进行合束后，还可以传输至光信号分析装置112，光信号分析装置112可以对合束后的光脉冲簇进行分析。

上述实施例中，通过待测信号光源产生待测信号光脉冲，传输至柱面透镜，通过柱面透镜将待测信号光脉冲转化为具有空间角度啁啾的待测信号光脉冲，输出具有空间角度啁啾的待测信号光脉冲以不同角度入射至长镜对，通过长镜对将不同入射角度入射的待测信号光脉冲，以镜间反射的方式对待测信号光脉冲进行延迟处理，输出相应重复频率的待测信号光脉冲簇至合束镜，通过合束镜将待测信号光脉冲簇与参考光脉冲簇进行合束，使得光信号分析装置对合束后的光脉冲簇进行分析。相较于传统的通过FROG法进行分光处理，本方案可以通过待测信号光源、柱面透镜、长镜对、参考信号光源和合束镜的共同作用，实现对光脉冲信号的处理，提高了光脉冲信号处理系统的测量能力。

在一个实施例中，还包括：设置于待测信号光源102和柱面透镜104之间的单向透视镜；单向透视镜，用于将待测信号光源102产生的待测信号光脉冲透射至柱面透镜104。

本实施例中，单向透视镜可以是一面用于透射，一面用于反射的透镜。上述待测信号光源102产生的待测信号光脉冲可以通过上述单向透视镜的透射面，透射至上述柱面透镜104。

另外，在另一个实施例中，长镜对106可以进一步用于将待测信号光脉冲簇经柱面透镜104传输至单向透视镜，以使单向透视镜将待测信号光脉冲簇反射至合束镜110。具体地，当上述待测信号光源102产生的待测信号光脉冲通过单向透视镜的透射面传输至柱面透镜104后，柱面透镜104可以将该待测信号光脉冲聚焦在水平线上，并引入空间角度啁啾，入射至长镜对106，长镜对106可以将上述带有角度啁啾的待测信号光脉冲生成倍数增长的时延，从而生成待测信号光脉冲簇，长镜对106可以将该待测信号光脉冲簇返回至上述柱面透镜104，并经过柱面透镜104传输至单向透视镜的反射面，使得单向透视镜可以将待测信号光脉冲簇反射至上述合束镜110。

通过本实施例，待测信号光脉冲可以通过单向透视镜，实现透射和反射，从而可以为合束镜110的合束提供基础，从而提高了光脉冲处理系统的测量能力。

在一个实施例中，光信号分析装置112，包括：非线性晶体；非线性晶体，用于将合束镜110得到的合束后的光脉冲簇转化为和频光，用于光信号分析装置112进行分析。

本实施例中，合束镜110可以将上述单向透视镜反射的待测信号光脉冲簇与参考光源108产生的参考光脉冲簇进行合束，得到合束后的光脉冲簇，并可以将合束或的光脉冲簇发送至光信号分析装置112，其中，光信号分析装置112可以是用于对光脉冲簇进行分析的装置，例如对光脉冲簇进行时域和频域的分析，也可以进行相位和强度的分析等。其中，光信号分析装置112可以包括非线性晶体，该非线性晶体可以用于将合束镜110得到的合束后的光脉冲簇转化为和频光，具体地，可以将重复频率为RR_S的待测信号光脉冲簇与重复频率为RR_R的参考光脉冲簇合束后输入非线性晶体，产生二阶非线性效应，生成和频光。其中，经过非线性晶体和频后，生产的和频信号时域表达式为：

E_SHG(z_o，t，τ∝E_s(t)E(t-τ)

其中E(t)为待测信号光时域表达式，E(t-τ)为参考光的时域表达式，z为和频光脉冲在时域拉伸部件的色散长度，z₀＝0，τ是参考光与待测信号光之间的时间延迟。对于不同的非线性效应，经过非线性晶体所产生的非线性信号表达式不同，因此形成了不同实验结构的FROG。

通过本实施例，待测信号光脉冲簇可以通过与参考光脉冲簇进行合束，并通过非线性晶体转换为和频光，实现了提高了光脉冲信号处理系统的测量能力的效果。

在一个实施例中，光信号分析装置112，还包括：时域拉伸器件；时域拉伸器件，用于将非线性晶体得到的和频光进行时频变换处理，用于所述光信号分析装置112对时频变换处理后的和频光信号进行分析。

本实施例中，时域拉伸器件可以是用于进行时频转换的设备，例如可以是体光栅。上述非线性晶体在针对合束后的光脉冲簇生成和频光后，可以将和频光传输至时域拉伸器件，时域拉伸器件可以将和频光进行时频变换处理，即可以将和频光的频域信息映射到时域上，具体地，可以对上述倍频信号时域表达式进行傅里叶变换，得到频域表达式：

和频光信号经过时域拉伸部件后，频域信息映射到时域上：

其中，β₂为光栅的色散系数，α为光栅的衰减系数，从上式可知经过色散后脉冲时域包络形状与原始光谱包络形状具有相似性，时频对应关系满足ω＝t/β₂z。

通过本实施例，和频光可以通过时域拉伸部件进行时频转换，并通过光信号分析装置112进行进一步分析，从而可以实现提高信号光脉冲信号处理系统的测量能力的效果。

在一个实施例中，光信号分析装置112，还包括：设于合束镜110与非线性晶体之间的第一透镜；第一透镜，用于将合束镜110得到的合束后的光脉冲簇聚焦至所线性晶体。

本实施例中，光信号分析装置112中还可以包括有第一透镜，该第一透镜可以设置于上述非线性晶体之前，可以用于将上述合束后的光脉冲簇进行汇聚，传输至非线性晶体，从而使非线性晶体生成和频光。

在另一个实施例中，光信号分析装置112，还包括：设于非线性晶体与时域拉伸器件之间的第二透镜；第二透镜，用于将非线性晶体得到的和频光进行准直并耦合至时域拉伸器件。

本实施例中，光信号分析装置112中还可以包括有第二透镜，该第二透镜可以设置于上述时域拉伸器件之前，设置在非线性晶体之后，可以用于将上述非线性晶体得到的和频光进行准直，并耦合进时域拉伸器件，从而使时域拉伸器件进行时频转换。

通过上述实施例，通过设置第一透镜和第二透镜，可以分别实现对合束后的光脉冲簇进行聚合以及准直耦合，从而实现提高了光脉冲信号处理系统的测量能力的效果。

在一个实施例中，信号分析装置，还包括：光电探测器；光电探测器，用于探测时域拉伸器件输出的时频变换处理后的和频光信号，并转换为相应的电信号。

本实施例中，光电探测器可以是用于进行电信号转换的设备，例如可以是高速光电探测器。具体地，光电探测器可以获取时域拉伸器件输出的时频变换处理后的和频光信号，并且可以将该和频光信号转换为相应的电信号，还可以将转换后的电信号传输至光信号分析装置112中的其他设备进行检测。

通过本实施例，可以利用光电探测器对时频变换后的和频光进行转换，成为相应的电信号，使得其他设备，例如采样器件，可以根据电信号进行分析，从而实现提高了光脉冲信号处理系统的测量能力的效果。

在一个实施例中，光信号分析装置112，还包括：采样器件；采样器件，用于对光电探测器得到的电信号进行数据采集，获取扫描轨迹图，用于通过广义投影法获取待测信号光脉冲在时域和/或频域上强度和相位。

本实施例中，采样器件可以是用于对上述光电探测器产生的电信号进行实时数据采集的设备，例如可以是高速采样器件。具体地，采样器件可以通过对光电探测器得到的电信号进行实时数据采集，例如可以对时频变换后的和频光光谱进行实时测量和分析，得到扫描轨迹图，如图3所示，图3为一个实施例中示波器测量的时频转换后的和频光轨迹的示意图，也可以称为扫描轨迹图。还可以通过广义投影法，对所述扫描轨迹图进行分析反演得到待测信号光的强度、相位等在时域和频域的全场信息，实现对超快信号全场信息的实时测量。其中，通过高速光电探测器和高速采样器件得到扫描轨迹图，对应强度可表示为：

高速采样器件测量的进行时频变换后的和频光轨迹的扫描轨迹图可以如图3所示。另外，如图4所示，图4为一个实施例中对和频光轨迹进行处理后的结果示意图。图4可以是基于时频变换后的和频光进行处理后得到的图，也可以称为时频二维等高图，时频二维等高图可以是基于上述示波器对时频转换后的和频光进行处理得到的二维等高图，该处理可以由光信号分析装置112完成，可以由计算机设备完成。时频拉伸部件对上述和频光进行时频转换后，可以输入至光信号分析装置112进行分析，例如可以输入至光信号分析装置112中的高速光电探测器进行分析。对上述待测信号光脉冲对应的电信号进行检测和处理后的待测信号光脉冲强度可以如图5所示，图5为一个实施例中待测信号光脉冲强度的结果示意图；对上述待测信号光脉冲对应的电信号进行检测和处理后的待测信号光脉冲相位可以如图6所示，图6为一个实施例中待测信号光脉冲相位的结果示意图。

通过本实施例，光电分析装置可以通过采样器件对上述待测信号光脉冲对应的电信号进行分析，得到相应的扫描轨迹图、强度和/或相位等多种信息，实现了对待测信号光脉冲的信息检测，也实现了提高信号光脉冲信号处理系统的测量能力的效果。

在一个实施例中，如图7所示，图7为另一个实施例中光脉冲信号处理系统的结构示意图。其中，光脉冲信号处理系统可以包括待测信号光源700、单向透视镜702、柱面透镜704、长镜对706、高重复频率飞秒脉冲激光光源708、合束镜710、第一透镜712、第二透镜716、非线性晶体714、时域拉伸部件718、高速光电探测器720以及高速采样器件722。

本实施例中，待测信号光源700产生的待测信号光脉冲可以为具有超窄脉宽的脉冲信号；单向透视镜702，可以用于将待测信号光源700产生的待测信号光脉冲透射至柱面透镜704；柱面透镜704，可以用于将待测信号光源700产生的待测信号光脉冲聚焦在一条水平线上，引入空间角度啁啾，并入射到所述长镜对706中；长镜对706，用于将入射的带角度啁啾的待测信号光脉冲通过角度相关多次反射，增加角度啁啾，产生并复制具有固定时延的高重复频率脉冲簇；高重复频率飞秒脉冲激光光源708，输出具有高重复频率的飞秒脉冲参考光，用于对待测信号光脉冲进行全光域实时扫描；合束镜710，可以是二色镜或分光镜，用于将待测信号光脉冲和参考光脉冲合束；透镜可以有两个：第一透镜712可以位于非线性晶体之前，第二透镜716可以位于非线性晶体之后，分别用于将光束汇聚于非线性晶体产生和频光，将输出光准直和耦合进时域拉伸器件；非线性晶体714，用于对待测信号光脉冲和参考光脉冲进行非线性作用，产生和频光，本发明为二阶非线性晶体，输出和频光；时域拉伸器件718，用于对和频光进行时频变换，将和频光频域信息映射到时域上；高速光电探测器720，用于将时频变换后的和频光信号转换成电信号；高速采样器件722，用于对高速光电探测器所产生的电信号进行实时数据采集。

待测信号光源700产生的待测信号光脉冲中的一个脉冲经过柱面透镜704和长镜对706后，利用柱面透镜704产生的空间角度啁啾和长镜对706对空间角度啁啾的增强作用，通过连续反射产生不同的时延，从而复制出重复频率为RR_S的脉冲簇；重复频率为RR_S的待测信号光脉冲簇与重复频率为RR_R的参考光脉冲簇合束后输入非线性晶体714，产生二阶非线性效应，生成和频光；和频光通过时域拉伸部件将频域信息映射到时域上；

利用高速光电探测器720和高速采样器件722对时频变换后的和频光光谱进行实时测量和分析，得到扫描轨迹图；

用广义投影频率分辨光学开关算法对所述扫描轨迹图进行分析反演得到待测信号光的强度、相位等在时域和频域的全场信息，实现对超快信号全场信息的实时测量。

其中，通过调整待测信号入射长镜对706的角度来调整待测信号光脉冲簇的重复频率RR_S。

参考光脉冲簇是重复频率RR_R为GHz量级高重复频率飞秒脉冲激光；所述RR_S与RR_R的关系为RR_S-RR_R＝Δf，其中Δf为MHz量级；基于所述频率差Δf，参考光脉冲簇可对待测信号光脉冲在时域上进行全光域实时扫描。

通过本实施例，通过待测信号光源产生待测信号光源，传输至柱面透镜，通过柱面透镜将待测信号光脉冲转化为具有空间角度啁啾的待测信号光脉冲，输出具有空间角度啁啾的待测信号光脉冲以不同角度入射至长镜对，通过长镜对将不同入射角度入射的待测信号光脉冲，以镜间反射的方式对待测信号光脉冲进行延迟处理，输出相应重复频率的待测信号光脉冲簇至合束镜，通过合束镜将待测信号光脉冲簇与参考光脉冲簇进行合束，使得光信号分析装置对合束后的光脉冲簇进行分析。相较于传统的通过FROG法进行分光处理，本方案可以通过待测信号光源、柱面透镜、长镜对、参考信号光源和合束镜的共同作用，实现对光脉冲信号的处理，提高了光脉冲信号处理系统的测量能力。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。