CN110146181A - 一种测量少周期超短激光脉冲载波包络相位的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量少周期超短激光脉冲载波包络相位的方法及装置，属于超快激光技术领域。本发明中载波包络相位稳定的线偏振少周期超短激光脉冲先变为椭圆偏振少周期超短激光脉冲，再与原子分子等相互作用，结合速度影像仪技术和层析重构技术来获得电离电子的动量分布，提取电子在激光偏振平面内概率峰值处动量的偏转角，利用角向条纹技术的原理，来推知电子的发射时间，进而标定出该激光脉冲的载波包络相位。本发明采用大椭偏率激光脉冲，使隧穿电离电子几乎不与母核发生碰撞，真实地将电子的出射信息反映在动量空间里，并且仅使用一套信号采集装置，只需捕捉峰值动量角向偏移量，无需引入其他不对称参数，装置简洁、方法简单。
Description
技术领域
本发明属于超快激光技术领域，提出了一种测量少周期超短激光脉冲载波包络相位的方法及装置。
背景技术
对于脉冲宽度达到周期量级的超短激光脉冲，在不同的载波包络相位(Carrier-envelope Phase，CEP)下，相同包络的载波电场强度振荡会表现出显著的不同，在激光脉冲与物质的相互作用过程中这一影响表现的尤为明显，进而在阿秒脉冲的产生过程中有着至关重要的作用，因此，对少周期激光脉冲载波包络相位进行可靠有效的测量是十分必要的。
目前，常用的测量少周期超短激光脉冲载波包络相位的方法包括f-2f光谱干涉法和立体光电离(stereo-ATI)法。f-2f方法只能测量载波包络相位的相对漂移量，不能测量载波包络相位绝对值，因此实验上仅仅是用它来反映激光脉冲载波包络相位长时间的稳定性。立体光电离(stereo-ATI)方法是测量少周期激光脉冲载波包络相位的绝对值的迄今普遍认可的方法，它主要是基于少周期激光脉冲的空间不对称场会导致不同方向的光电离电子的产率不同的原理，借助时间飞行谱仪测得不同方向上的电子能量分布，然后对谱中表征的产率差异进行分析提取，最后加以校正来实现对少周期超短激光脉冲载波包络相位的测量。但这种方法要求在与激光偏振方向平行的方向上放置两个绝对对称的时间飞行谱仪，并且要同时开始实时测量，在后期图谱分析中也需要对两个图谱进行符合分析。由于需要测量相对方向产生的阈上电离光电子，需要较复杂的高真空设备。一直以来，寻求少周期超短激光脉冲载波包络相位更加简易且可靠的测量方法一直是研究者们不懈追求的目标。
发明内容
针对现有技术需要同步测量的要求，本发明的目的在于提供一种测量少周期超短激光脉冲载波包络相位的更为简单的方法及装置，旨在解决现有的stereo-ATI方案中的测量过程繁琐问题。
本发明提供了一种测量少周期超短激光脉冲载波包络相位的方法，包括下述步骤：
(1)产生周期量级的水平偏振激光脉冲，并获得水平偏振激光脉冲的脉冲宽度；具体可以通过激光脉宽测量手段来获得水平偏振激光脉冲的脉冲宽度；例如可以采用自相关或频率分辨光学门的手段来获得水平偏振激光脉冲的脉冲宽度。
(2)将水平偏振激光脉冲经过λ/4波片后变为设定椭偏率的椭圆偏振光；
(3)将椭圆偏振光经过λ/2波片的出射光脉冲进行聚焦后与真空腔内的工作介质相互作用实现电子电离；
(4)电离出的电子经过多级极板加速聚焦后进入微通道探测器生成倍增信号，并在荧光屏上呈现影像，由CCD相机对荧光屏上的影像进行拍摄获得荧光屏信号；
(5)以固定的角度(每次旋转的角度相同，可以为0.1°)旋转λ/2波片并重复步骤(3)-(4)，直至λ/2波片旋转了90°(对应激光偏振轴改变了180°)，获得激光偏振平面内各个不同角度上对应的荧光屏信号，从而实现对电离电子的动量信息在2π立体角内的采集测量，对荧光屏信号进行层析重构获得隧穿电子的三维动量分布，并对三维动量分布进行切片处理获得电离电子在激光偏振平面内的二维动量分布；
(6)根据二维动量分布提取概率峰值处动量的偏转角，由该偏转角以及水平偏振激光脉冲的脉冲宽度等激光参数获得少周期超短激光脉冲的载波包络相位。
本发明中，由于在激光脉宽一定时，电离电子在激光偏振面内的末态动量分布谱中概率峰值处的偏转角与激光脉冲的载波包络相位具有一一对应的确定关系，从而可根据此偏转角直接确定该激光脉冲的载波包络相位。本发明与现有stereo-ATI技术中通过两套飞行时间质谱仪联合测量，根据高低能电子产率差所对应的不对称参数来获得载波包络相位相比，测量过程简单，采集速度更快。
更进一步地，经过λ/2波片的出射光脉冲经过线偏振片和功率计，通过旋转线偏振片后采用功率计测出椭偏光的长轴功率和短轴功率，根据长轴功率和短轴功率获得椭偏率。
更进一步地，在步骤(2)中，椭圆偏振光的设定椭偏率可以为0.894。
更进一步地，在步骤(6)中，当少周期超短激光脉冲的载波包络相位为0时，电离电子在激光偏振平面内的概率峰值处的动量出现在脉冲包络中心时刻电场所对应的负矢势方向，定义该方向为偏转为零的参考轴；当少周期超短激光脉冲的载波包络相位为0.5π时，电离电子在激光偏振平面内的概率峰值处的动量出现最大偏转角。
更进一步地，根据末态电子在激光偏振平面内概率峰值处动量的偏转角与激光脉冲载波包络相位的线性关系反推出少周期超短激光脉冲的载波包络相位。具体地，根据水平偏振激光脉冲的脉冲宽度可以获得cep＝pi/2，并根据cep＝0和cep＝pi/2这两个点确定线性关系为y＝12.4x-0.179，其中x为激光脉冲的载波包络相位，y为末态电子在激光偏振平面内概率峰值处动量的偏转角。
本发明中只需要通过速度影像仪装置来测量电离电子在激光偏振平面内的动量分布新，大大简化了实验装置，提高了测量精度。
本发明还提供了一种测量少周期超短激光脉冲载波包络相位的装置，包括：飞秒激光源，空芯光纤，啁啾镜，分束镜，熔融石英，脉宽测量模块，λ/4波片，第二λ/2波片，透镜，真空腔，加压极板，微通道探测器，荧光屏，CCD相机；飞秒激光源产生的激光脉冲依次经过空芯光纤和啁啾镜后产生周期量级的水平偏振激光脉冲；水平偏振激光脉冲经过分束镜后的反射光依次输入到起补偿色散作用的熔融石英和脉宽测量模块，经过分束镜后的透射光依次分别经过λ/4波片、带旋转镜架的λ/2波片和聚焦透镜后入射至真空腔；在所述真空腔内，激光与工作介质相互作用并电离出电子，所述电子在多级加压极板产生的电场力的作用下加速并聚焦进入微通道探测器后获得被放大的电信号，并径直入射至荧光屏上，由腔外的CCD相机对荧光屏上的信号进行拍摄测量。
更进一步地，还包括：依次设置在分束镜的透射光路上的第一λ/2波片，水平偏振片，且第一λ/2波片和水平偏振片位于分束镜之后且位于λ/4波片之前，用于检测激光脉冲的椭偏率。
更进一步地，还包括位移台，用于控制λ/2波片的旋转，通过旋转λ/2波片实现对激光脉冲沿传播方向的轴向调制，实现对电离电子的动量信息在半空间内的采集测量。
更进一步地，λ/4波片与水平方向的夹角为40.3°～43.5°。优选为41.7°。
本发明通过真空腔，加压极板，微通道探测器，荧光屏，和CCD相机组合搭建成速度影像仪装置，飞秒激光和气体在真空腔中发生强场电离，一个脉宽8fs的飞秒激光脉冲就能产生大量的光电子。在加压极板的加速下，光电子快速飞到微通道探测器上发生电子信号倍增放大，然后电子到达荧光屏上发出荧光，CCD相机可以0.5s保存一张图像。本发明能够在几分钟内得到各个角度的二维光电子动量分布，层析重构技术和反投影重构算法能够将得到的各个角度的二维光电子动量分布重构出三维光电子动量分布并从中提取出电离电子在激光偏振平面内二维动量分布图中概率峰值处动量的偏转角。由于在激光脉宽一定时，该偏转角与激光脉冲的载波包络相位具有一一对应的确定关系，从而可根据偏转角直接确定该激光脉冲的载波包络相位。
本发明提出了在大椭偏率的椭圆偏振少周期超短激光脉冲条件下，基于角向条纹技术的原理和绝热隧穿电离理论，将电离电子在激光偏振平面内的峰值动量的偏转角与该少周期超短激光脉冲的载波包络相位的对应关联做出了分析标定，通过提取电离电子在激光偏振平面内的二维动量谱的峰值偏转角，间接实现了对少周期激光脉冲载波包络相位的测量。对于脉宽为8fs、中心波长为800nm的少周期飞秒激光脉冲，本发明所能测到的角度分辨率能达到0.25°，对应的载波包络相位分辨率能达到π/48。
附图说明
图1为本发明实施例提供的测量少周期超短激光脉冲载波包络相位的装置的结构示意图。
图2中(a)为sin2包络下，椭偏率为0.89，激光波长为800nm，脉冲峰值功率为2×1014W/cm2，不同脉冲宽度下载波包络相位均为π/2时激光脉冲的电场幅值随时间的变化情况图。(b)为图(a)的局部放大图。
图3为用经典轨迹蒙特卡洛模拟法计算出的由图2所示的这三种电场各自与氖原子相互作用后电离电子在激光偏振平面内的二维动量谱；其中，(a)、(b)、(c)分别相对应于图2中虚线、实线、点线所示的电场与氖原子的作用结果。
图4为用经典轨迹蒙特卡洛模拟法计算出的在sin2包络下，椭偏率为0.894，激光波长为800nm，脉冲峰值功率为2×1014W/cm2，脉冲全宽为6个光周期的电场在载波包络相位为0～π时与氖原子相互作用后电离出的电子在激光偏振平面内的二维动量谱。
图5为sin2包络下，椭偏率为0.89，激光波长为800nm，激光峰值强度为2×1014W/cm2，脉冲全宽为6个光周期的电场的载波包络相位与采用绝热理论计算出的电离电子概率峰值处动量偏转角的关系图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对stereo-ATI方法所需实验装置十分复杂，测量时间长，数据处理过程繁琐等问题，本发明旨在提出一种新的方法来测量少周期超短激光脉冲载波包络相位，该方法实验装置简便，测量时间大大缩短，数据处理更加简便。本方法首先让线偏振少周期超短激光脉冲变为椭圆偏振少周期超短激光脉冲，再与原子分子等相互作用，然后层析重构出电离电子的三维动量分布，最后提取出电离电子在激光偏振平面内二维动量分布图中概率峰值处动量的偏转角。由于在激光脉宽一定时，该偏转角与激光脉冲的载波包络相位具有一一对应的确定关系，从而可确定该激光脉冲的载波包络相位。
本发明实施例提供的测量少周期超短激光脉冲载波包络相位的方法，具体包括以下步骤：
(1)产生少周期水平偏振载波包络相位稳定的超短激光脉冲；
(2)通过自相关法或者频率分辨光学门(Frequency Resolved Optical Gating，FROG)法测出脉冲宽度；
(3)线偏振光经过与水平方向成特定角度的λ/4波片9变为特定椭偏率的椭圆偏振光，之后放置λ/2波片10，可以改变椭圆偏振光的长轴方向；
(4)在λ/2波片10后加装线偏振片和功率计，通过旋转线偏振片来测出椭偏光的长轴功率和短轴功率，从而测得椭偏率，并通过λ/2波片7和水平偏振片8组合调节激光功率；
(5)撤去线偏振片和功率计，经过λ/2波片10的出射光脉冲经过透镜聚焦后打入真空腔内，与原子分子等相互作用将电子电离；
(6)电离出的电子经过多级极板加速聚焦后，进入微通道探测器(15)，生成倍增信号，然后在荧光屏上呈现影像，由CCD相机对荧光屏上的影像进行拍摄测量；
(7)以固定角分度旋转λ/2波片10，重复步骤S5～S6，直至λ/2波片10旋转了90°；
(8)通过(7)中得到的在各个不同角度上测得的荧光屏信号层析重构出隧穿电子的三维动量分布，从而获得电离电子在激光偏振平面内的二维动量分布图；
(9)提取概率峰值处动量的偏转角，进而反推出该少周期超短激光脉冲的载波包络相位。
针对现有的stereo-ATI方法需要同时使用两套相同的时间飞行谱仪进行联合测量而导致的实验装置复杂，测量过程繁琐，测量精度有待提高等问题，本发明主要通过速度影像仪装置来测量电离电子在激光偏振平面内的动量分布来间接得出载波包络相位，具体为：在大椭偏率的椭圆偏振少周期超短激光脉冲条件下，基于角向条纹技术的原理和绝热隧穿电离理论，将电离电子在激光偏振平面内的峰值动量的偏转角与该少周期超短激光脉冲的载波包络相位的对应关联做出了分析标定，通过提取电离电子在激光偏振平面内的二维动量谱的概率峰值处动量的偏转角，间接实现对少周期激光脉冲载波包络相位的测量。本发明所能测到的角度分辨率能达到0.25°，对应的载波包络相位分辨率能达到π/48。
在本发明的测量方案中，由于获得电子的末态动量分布需要采集电离电子的全空间状态信息，本发明巧妙地通过旋转λ/2波片实现对激光脉冲在偏振面内转动的调制，进而实现对电离信息的全空间采集。而传统的stereo-ATI方案需要测量两个平行对立方向上的电离电子的产率，它必须同时使用两套相同的时间飞行谱仪进行联合测量。因此本发明中的方案可以比现有stereo-ATI方案缩减一套测量装置，信号采集量大大减少。此外，在测量过程和数据分析处理上，本发明可以只提取偏振面内概率峰值处的动量偏转角，不需要引入stereo-ATI方案中额外的不对称参数，就能直接反推出少周期激光脉冲的载波包络相位。因此，本发明中的方案比现有的stereo-ATI方案在数据处理过程上更加简便。
本发明还提出了一种测量少周期超短激光脉冲载波包络相位的装置，如图1所示，包括飞秒激光源1，空芯光纤2，啁啾镜3，分束镜4，熔融石英5，脉宽测量模块6，λ/2波片7，水平偏振片8，λ/4波片9，λ/2波片10，聚焦透镜11，真空腔12，工作介质13，加压极板14，微通道探测器(MCP)15，荧光屏16和CCD相机17。
飞秒激光源1产生水平偏振载波包络相位稳定的的飞秒光脉冲，经过空芯光纤2和啁啾镜3，可以产生周期量级的水平偏振激光脉冲。经过分束镜4时，反射光先输入起补偿色散作用的熔融石英5，再输入脉宽测量模块6。λ/2波片7和水平偏振片8是组合来调整激光强度的。λ/4波片9是用来将线偏振光改成椭偏光的。λ/2波片10主要是用来改变椭偏光的长轴所在的位置。椭偏光最后经过聚焦透镜11打入真空腔12与原子分子等气体13相互作用。这里的λ/4波片9是经过特殊放置的，它可以使入射的线偏振光脉冲输出为特定椭偏率的椭圆偏振光脉冲，在λ/2波片10之后适时放置线偏振片并结合功率计的使用可以检测出激光脉冲的椭偏率并测得光强。通过操控电动位移台来旋转λ/2波片10可以实现对激光脉冲沿传播方向的轴向调制，从而逐步实现对电离电子的动量信息在半空间内的采集测量。在真空腔内，激光与原子分子等相互作用，电离出的电子在多级加压极板14产生的电场的作用下加速并聚焦，进入微通道探测器15，得到被放大的电信号，随后径直打到荧光屏16上，由腔外的CCD相机17对荧光屏上的信号进行拍摄测量。
为了更进一步的说明本发明，下面举一个具体的实施例。
钛宝石飞秒激光源1产生脉宽为25飞秒，单脉冲能量为7毫焦，中心波长为800纳米，重复频率为1000赫兹的水平偏振载波包络相位稳定的光脉冲，经过空芯光纤2和啁啾镜3的调制，激光脉冲的脉宽将变窄。经过分束镜4，入射激光被分为反射光与透射光两路。透射光路中，依次放置λ/4波片9、λ/2波片10和聚焦透镜11，透射激光最终打入真空腔12与气体束喷出的氖气13相互作用。其中，本发明将λ/4波片9与水平方向的夹角成41.7°放置，经过λ/2波片10后，在线偏振片和功率计的结合使用下，检测出激光脉冲的椭偏率为0.894，并测得激光脉冲的峰值功率为2×1014W/cm2。反射光路中先后分别放置熔融石英5和脉宽测量模块6，熔融石英的厚度是为弥补透射光路中各种镜片所引入的色散量而精确取定的，脉宽测量模块测量出压缩之后激光脉冲的脉宽为8fs。撤去线偏振片和功率计，光脉冲经聚焦透镜，打入真空腔中，与氖气相互作用，电离出的电子在多级加压极板14所产生的电场力的作用下加速并聚焦，打到微通道探测器15上，电子在微通道板上得以倍增放大后在荧光屏16上产生影像，由腔外的CCD相机17对荧光屏上的信号进行拍摄测量。如图1所示，激光脉冲的传播方向为x轴方向，氖气气流喷向为y轴方向，电子收集方向为z轴方向。在整个实验测量过程中，通过操控电动位移台来精确控制λ/2波片10的旋转，每次旋转改变量为固定角分度0.1°，直至λ/2波片旋转了90°。CCD相机对半空间内电子在各个不同角度打到荧光屏上的信号做拍摄测量，由测得的900张信号图来层析重构出隧穿电子的三维动量分布图，从而获得电离电子在激光偏振面(yz面)的二维动量分布图。最后提取出该二维动量分布图的峰值偏转角(概率峰值处动量矢量与z轴的夹角)，对照图5可以知道在腔内与气体发生相互作用的激光脉冲的载波包络相位。
图2中(a)为sin2包络下，椭偏率为0.894，激光波长为800nm，脉冲峰值功率为2×1014W/cm2时，不同脉冲宽度下载波包络相位均为π/2时激光脉冲的电场幅值随时间的变化情况图。(b)为图(a)的局部放大图。其中，虚线、实线、点线分别为脉冲全宽为4个光周期、6个光周期、8个光周期时的电场幅值图。可以看出，对于载波包络相位均为π/2的周期量级的激光脉冲、当脉冲宽度不同时，脉冲电场达到峰值的时刻相对于包络中心时刻不尽相同，根据绝热电离理论，这会使电子电离概率的最大时刻相对于包络中心时刻有着较为明显的不同，从而表现出电离电子在激光偏振平面内的二维动量谱中的概率峰值处动量的偏转角有着较为明显的不同，详见图3。
图3为用经典轨迹蒙特卡洛模拟法计算出的由图2所示的这三种电场各自与氖原子相互作用后电离电子在激光偏振平面内的二维动量谱。其中，(a)、(b)、(c)分别相对应于图2中虚线、实线、点线所示的电场与Ne原子的作用结果。在脉冲宽度、椭偏率、峰值功率等激光参数已知的条件下，可由绝热电离理论可以预测出电离电子在激光偏振平面内的二维动量谱的概率峰值处的最大偏转角，并且概率峰值处动量的偏转角出现最大偏转的情况一定是少周期激光脉冲的载波包络相位为π/2的时候，这个结论在图4中可直观地看到。
图4为用经典轨迹蒙特卡洛模拟法计算出的在sin2包络下，椭偏率为0.894，激光波长为800nm，脉冲峰值功率为2×1014W/cm2，脉冲全宽为6个光周期的电场在载波包络相位为0～π时与氖原子相互作用后电离出的电子在激光偏振平面内的二维动量谱。从载波包络相位在0～π的9张分立的电离电子的二维动量谱中，可以看出，关于载波包络相位为π/2的图谱位置呈中心对称的两张图谱具有彼此上下对称的结构特征。所以接下来本发明只分析了载波包络相位在0～/2时电离电子的概率峰值处动量的偏转角与载波包络相位的对应关系，详见图5。
图5为sin2包络下，椭偏率为0.894，激光波长为800nm，激光峰值强度为2×1014W/cm2，脉冲全宽为6个光周期的电场的载波包络相位与采用绝热理论计算出的电离电子概率峰值处动量的偏转角的关系图。其中，三角形标记的数据是由经典轨迹蒙特卡洛模拟法计算出的电离电子的二维动量谱上直接提取出来的概率峰值处动量的偏转角；圆形标记的数据是基于绝热理论，以激光电场幅值最大时刻视为电子电离概率最大时刻从而表现出电离电子集中贡献在动量谱概率峰值处来预测出的偏转角。可以看出，当激光脉冲的椭偏率、峰值功率和脉宽固定时，其载波包络相位与电离电子末态动量谱中概率峰值处动量的偏转角有一一对应的线性拟合关系。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种测量少周期超短激光脉冲载波包络相位的方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)产生周期量级的水平偏振激光脉冲，并获得所述水平偏振激光脉冲的脉冲宽度；
(2)将所述水平偏振激光脉冲经过λ/4波片后变为设定椭偏率的椭圆偏振光；
(3)将所述椭圆偏振光经过λ/2波片的出射光脉冲进行聚焦后与真空腔内的工作介质相互作用实现电子电离；
(4)电离出的电子经过多级极板加速聚焦后进入微通道探测器生成倍增信号，并在荧光屏上呈现影像，由CCD相机对荧光屏上的影像进行拍摄获得荧光屏信号；
(5)以固定的角度旋转λ/2波片并重复步骤(3)-(4)，直至λ/2波片旋转了90°，获得激光偏振平面内各个不同角度上对应的荧光屏信号，对所述荧光屏信号进行层析重构获得隧穿电子的三维动量分布，并对所述三维动量分布进行切片处理获得电离电子在激光偏振平面内的二维动量分布；
(6)根据所述二维动量分布提取概率峰值处动量的偏转角，并根据所述偏转角以及水平偏振激光脉冲的脉冲宽度获得少周期超短激光脉冲的载波包络相位。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，经过λ/2波片的出射光脉冲经过线偏振片和功率计，通过旋转所述线偏振片后采用功率计测出椭偏光的长轴功率和短轴功率，根据长轴功率和短轴功率获得椭偏率。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述设定椭偏率为0.894。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(6)中，当少周期超短激光脉冲的载波包络相位为0时，电离电子在激光偏振平面内的概率峰值处的动量出现在脉冲包络中心时刻电场所对应的负矢势方向，定义该方向为偏转为零的参考轴；当少周期超短激光脉冲的载波包络相位为0.5π时，电离电子在激光偏振平面内的概率峰值处的动量出现最大偏转角。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，根据末态电子在激光偏振平面内概率峰值处动量的偏转角与激光脉冲载波包络相位的线性关系获得少周期超短激光脉冲的载波包络相位。
6.一种测量少周期超短激光脉冲载波包络相位的装置，其特征在于，包括：飞秒激光源(1)，空芯光纤(2)，啁啾镜(3)，分束镜(4)，熔融石英(5)，脉宽测量模块(6)，λ/4波片(9)，第二λ/2波片(10)，透镜(11)，真空腔(12)，加压极板(14)，微通道探测器(15)，荧光屏(16)和CCD相机(17)；
飞秒激光源(1)产生的激光脉冲依次经过空芯光纤(2)和啁啾镜(3)后产生周期量级的水平偏振激光脉冲；水平偏振激光脉冲经过分束镜(4)后的反射光依次输入到起补偿色散作用的熔融石英(5)和脉宽测量模块(6)，经过分束镜(4)后的透射光依次分别经过λ/4波片(9)、带旋转镜架的λ/2波片(10)和聚焦透镜(11)后入射至真空腔(12)；
在所述真空腔(12)内，激光与工作介质相互作用并电离出电子，所述电子在多级加压极板(14)产生的电场力的作用下加速并聚焦进入微通道探测器(15)后获得被放大的电信号，并径直入射至荧光屏(16)上，由腔外的CCD相机(17)对所述荧光屏(16)上的信号进行拍摄测量。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：依次设置在所述分束镜(4)的透射光路上的第一λ/2波片(7)，水平偏振片(8)，且第一λ/2波片(7)和水平偏振片(8)位于分束镜(4)之后且位于所述λ/4波片(9)之前，用于检测激光脉冲的椭偏率。
8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，还包括位移台，用于控制λ/2波片的旋转，通过旋转λ/2波片实现对激光脉冲沿传播方向的轴向调制，实现对电离电子的动量信息在半空间内的采集测量。
9.如权利要求6-8任一项所述的装置，其特征在于，所述λ/4波片(9)与水平方向的夹角为40.3°～43.5°。
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