超短脈沖放大過程中的脈寬和光譜特性論(參考版)
2025-01-10 02:39本頁面
【正文】 在這里我們主要研究了 SPM 與 GVD 兩個效應的作用效果。 其實在超短脈沖傳播的時候，自相位調制效應 (SPM)與群速度色散效應 (GVD)是同時存在的，不是單獨對脈沖進行作用的。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對脈沖產生影響，高階色散對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系。有較短前后沿的超短脈沖在傳輸過程中更容易展寬。當 2進一步增大時由于高階色散的作用將逐漸減弱，脈沖將保持高斯形不變。當時，這種振蕩將明顯的減弱。則根據低階色散長度 LD定義了高階色散時的作用長度。同時考慮到二階 以及二階 作用，同時忽略介質的非線性作用時，超短脈沖在介質的傳播波方程為： (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。即階級較小 近似為零的時候，高階級的色散 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高斯及類高斯脈沖寬度的影響，但是對于某些色散波長 ，非線性光學晶體存在零色散。這樣自相位調制SPM 效應引起的新的頻率將會被群速度色散效應彌散。 而在脈沖的后端沿附近將產生藍移的現(xiàn)象。在正常的色散介質中， SPM 的存在作用加速了僅有自想念調制 SPM 時，對脈寬寬度的展寬效果。當 N 1 時，群速度色散效應和自相位調制效應將會同時起作用。 ， ；物理中定義參量 為： | |? (9) 10 / 13 超短脈沖放大過程中的脈寬和光譜特性 10 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，自相位調制效應和群速度色散效應，哪個效應起作用呢？這主要由量 N 決定的：當 N《 1 時，群速度色散效應起主要作用。現(xiàn)在我們同時討論自相位調制效應（ SPM）和群速度色散效應（ GVD）的作用情況下，討論這兩種非線性效應對脈寬和光譜的影響。 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。 色散長度 LD和非線性長度 LNL。自相位調制效應（ SPM）和群速度色散效應會相互作用，會加速超短脈沖激光的展寬快慢。當脈沖變窄，并且其色散長度可與介質的長度相比較差不多的時候，脈沖在介質中的變化，就要考慮自相位調制效應（ SPM）和群速度色散效應（ G VD）之間的相互作用。群速度色散效應（ GVD），會展寬脈寬。如 1cm 的光學玻璃將使 100fs 的脈沖色散展寬約 200fs。 線性傳輸的群速度色散效應。簡稱 SPM. ” (王中陽 ,1997, 24( 8) : 715～ 720) 群速度色散效應 ： ”光脈沖在介質中傳輸時，介質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。 超短脈沖激光在傳輸和放大過程中的自相位調制效應（ SPM）和群速度色散效應（ GVD）對脈寬和光譜的影響 自相位調制效應 和 群速度色散效應 自相位調制效應 ： ”在時域內，光場較強時介質的折射率將隨光場幅度變化 這種變化將又通過介質的傳輸常數轉化為傳輸相位隨光場幅度的變化，由于光在介質中傳輸時光場的幅度將會不停地變化，與此同時自然會引起傳輸相位的調制變化。在這里我們主要介紹下光脈沖傳輸的方程。我們知道，物體的運動都具有一定的運動規(guī)律，不管是什么形式的運動，人們的智慧則可以總結規(guī)律得到更一般的運動方程。正啁啾時 ( ) 這在下面超短脈沖激光在介質中傳輸時的非線性效應里還要介紹啁啾方面的知識。啁啾有正負之分。瞬時頻率 ( ) ( ) ( ) ( ) (6) 且 ,載頻則應修正為 (7) 若 ( )=f(t) 表示頻率隨時間 t 的變化；是 t 的函數，則與此種光電場對應的光脈沖叫做啁啾脈沖。光波電場則可以表示為： ? （ ,t） = ? ( ) ??? ( ) [ ( )] (3) 以上是光波電場的向量表示，光波電場同樣可以用復數的形式表示出來， ??? ( ) ??? ? ( )
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