啁啾效應(yīng)?由于群速度色散,非線性效應(yīng),注入電流的變化等原因,導(dǎo)致啁啾效應(yīng)的產(chǎn)生。
??啁啾(zhōu jiū)在漢語里是擬聲詞,形容鳥叫聲。啁啾效應(yīng)是指信號的頻率隨著時間的變化而變化。
光場的相位隨著時間發(fā)生變化,其瞬時頻率定義為相位對時間的導(dǎo)數(shù),
如果相位隨時間線性變化,頻率保持不變。如果相位是二次型相位或者更高階,光的頻率就會隨時間變化,也就是所謂的啁啾。如果頻率隨著時間變化而增大,稱為上啁啾;反之,稱為下啁啾。
啁啾產(chǎn)生的原因比較多:
1、在直調(diào)激光器中,由于注入電流的變化,引起載流子濃度的變化,導(dǎo)致激光器折射率的變化,使得光場的相位隨時間變化,產(chǎn)生啁啾效應(yīng)。該信號在光纖中傳輸時,不同頻率的光群速度不一致,導(dǎo)致攜帶信息的脈沖形狀發(fā)生變化,限制了脈沖的有效傳輸距離, 如圖,
2、在超快光學(xué)中,超短脈沖中含有多個頻率的光,當(dāng)該脈沖經(jīng)過某一介質(zhì)時,由于材料的色散,不同頻率的光群速度不一樣,使得脈沖波包中不同位置處光的頻率隨時間變化,進(jìn)而導(dǎo)致脈沖展寬,如圖,
3、三階非線性效應(yīng)也會導(dǎo)致啁啾效應(yīng)的產(chǎn)生,例如克爾效應(yīng),自相位調(diào)制效應(yīng)等,其瞬時頻率滿足下式,
由于啁啾效應(yīng),光脈沖中不同頻率的群速度大小不一,例如紅光速度快,藍(lán)光速度慢,導(dǎo)致最終疊加起來的脈沖寬度變大。如何消除啁啾效應(yīng)?一個自然的想法,讓脈沖通過一個色散性質(zhì)相反的材料,使得原先速度快的頻率成分速度降低,而原先速度慢的頻率成分速度變快,最終大家步調(diào)一致,脈沖被壓縮, 如下圖:
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啁啾效應(yīng)也可以發(fā)揮好的作用,例如在啁啾脈沖放大(chirped-pulse amplification)技術(shù)中,利用啁啾效應(yīng)使得脈沖展寬這一現(xiàn)象,展寬后脈沖的峰值功率降低,可以進(jìn)一步提高其功率,從而得到大功率的激光脈沖。
由于群速度色散,非線性效應(yīng),注入電流的變化等原因,導(dǎo)致啁啾效應(yīng)的產(chǎn)生。啁啾效應(yīng)的直接結(jié)果是脈沖展寬,其有理有弊,需要合理應(yīng)用。
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