超短脈沖放大過程中的脈寬和光譜特性(參考版)
2024-09-05 19:21本頁面
【正文】 在這里我們主要研究了 SPM與 GVD 兩個(gè)效應(yīng)的作用效果。 其實(shí)在超短脈沖傳播的時(shí)候，自相位調(diào)制效應(yīng) (SPM)與群速度色散效應(yīng) (GVD)是同時(shí)存在的，不是單獨(dú)對(duì)脈沖進(jìn)行作用 的。在群速度色散中低階群速度色散起主要作用，但是這并不代表著高階色散就不會(huì)對(duì)脈沖產(chǎn)生影響，高階色散對(duì)超短脈沖脈寬的影響因子與傳輸距離和色散距離有線性變化的關(guān)系。有較短前后沿的超短脈沖在傳輸過程中更容易展寬。當(dāng) 2進(jìn)一步增大時(shí)由于高階色散的作用將逐漸減弱，脈沖將保持高 斯形不變。當(dāng)時(shí)，這種振蕩將明顯的減弱。則根據(jù)低階色散長(zhǎng)度 LD定義了高階色散時(shí)的作用長(zhǎng)度。同時(shí)考慮到二階 以及二階 作用，同時(shí)忽略介質(zhì)的非線性作用時(shí)，超短脈沖在介質(zhì)的傳播波方程為： (10) 又由傅里葉變換可得到： , (11) 式中的 (12) 是 z=0 處入射光脈沖的的傅里葉變換。即階級(jí)較小 近似為零的時(shí)候，高階級(jí)的色散 是引起色散的主要原因。 在很多情況下，往往研究低階色散引起的群速度色散對(duì)高斯及類高斯脈沖寬度的影響，但是對(duì)于某些色散波長(zhǎng) ，非線性光學(xué)晶體存在零色散。這樣自相位調(diào)制 SPM 效應(yīng)引起的新的頻率將會(huì)被群速度色散效應(yīng)彌散。而在脈沖的后端沿附近將產(chǎn)生藍(lán)移的現(xiàn)象。在正常的色散介質(zhì) 中， SPM 的存在作用加速了僅有自想念調(diào)制 SPM 時(shí)，對(duì)脈寬寬度的展寬效果。當(dāng) N 1 時(shí)，群速度色散效應(yīng)和自相位調(diào)制效應(yīng)將會(huì)同時(shí)起作用。 10 / 13 超短脈沖放大過程 中的脈寬和光譜特性 10 (9) 從上面的議程我們可以看出 N 決定著在超短脈沖激光傳播及演化的過程中，自相位調(diào)制效應(yīng)和群速度色散效應(yīng)，哪個(gè)效應(yīng)起作用呢？這主要由量 N決定的：當(dāng) N《 1 時(shí)，群速度色散效應(yīng)起主要作用?，F(xiàn)在我們同時(shí)討論自相位調(diào)制效應(yīng)（ SPM）和群速度色散效應(yīng)（ GVD）的作用情況下，討論這兩種非線性效應(yīng)對(duì)脈寬和光譜的影響。 如果是在反常的色散區(qū)域。用 LD 和 LNL 可以衡量在傳輸過程中。 色散長(zhǎng)度 LD 和非線性長(zhǎng)度 LNL。自相位調(diào)制效應(yīng)（ SPM）和群速度色散效應(yīng)會(huì)相互作用，會(huì)加速超短脈沖激光的展寬快慢。當(dāng)脈沖變窄，并且其色散長(zhǎng)度可與介質(zhì)的長(zhǎng)度相比較差不多的時(shí)候，脈沖在介質(zhì)中的變化，就要考慮自相位調(diào)制效應(yīng)（ SPM）和群速度色散效應(yīng)（ G VD）之間的相互作用。群速度色散效應(yīng)（ GVD），會(huì)展寬脈寬。如 1cm 的光學(xué)玻璃將使 100fs 的脈沖色散展寬約 200fs。 線性傳輸?shù)娜核俣壬⑿?yīng)。簡(jiǎn)稱 SPM. ” (王中陽 ,1997, 24( 8) : 715～ 720) 群速度色散效應(yīng) ： ”光脈沖在介質(zhì)中傳輸時(shí)，介質(zhì)的色散作用不同頻率的波脈沖將以不同的群速度傳輸，這種現(xiàn)象叫做群速度色散效應(yīng)。 （ SPM）和群速度色散效應(yīng)（ GVD）對(duì)脈寬和光譜的影響 和 群速度色散效應(yīng) 自相位調(diào)制效應(yīng) ： ”在時(shí)域內(nèi)，光場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)介質(zhì)的折射率將隨光場(chǎng)幅度變化 這種變化將又通過介質(zhì)的傳輸常數(shù)轉(zhuǎn)化為傳輸相位隨光場(chǎng)幅度的變化，由于光在介質(zhì)中傳輸時(shí)光場(chǎng)的幅度 將會(huì)不停地變化，與此同時(shí)自然會(huì)引起傳輸相位的調(diào)制變化。在這里我們主要介紹下光脈沖傳輸?shù)姆匠獭Ｎ覀冎?，物體的運(yùn)動(dòng)都具有一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，不管是什么形式的運(yùn)動(dòng)，人們的智慧則可以總結(jié)規(guī)律得到更一般的運(yùn)動(dòng)方程。正啁啾時(shí) 這在下面超短脈沖激光在介質(zhì)中傳輸時(shí)的非線性效應(yīng)里還要介紹啁啾方面的知識(shí)。啁啾有正負(fù)之分。瞬時(shí)頻率 (6) ,載頻則應(yīng)修正為 (7) =f(t) 表示 頻率隨時(shí)間 t 的變化；是 t 的函數(shù)，則與此種光電場(chǎng)對(duì)應(yīng)的光脈沖叫做啁啾脈沖。光波電場(chǎng)則可以表示為： ,t） = (3) 以上是光波電場(chǎng)的向量表示，光波電場(chǎng)同樣可以用復(fù)數(shù)的形式表示出來， (4) 用復(fù)數(shù)電場(chǎng)表示的電場(chǎng)包絡(luò)可以表示為 (5) 用上式電場(chǎng)包絡(luò)的表達(dá)式，我們可以看出，它的幅值為 ，由于 含時(shí)間 t，因此我們可以看出幅值為時(shí)間 t 的函數(shù)，不是恒定值，是隨時(shí)間 t 時(shí)刻變化的；向量 為橫軸 x方向振動(dòng)光的單位矢量。因此光譜寬度和脈沖寬
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