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啁啾效應 歷史版本
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由于群速度色散,非線性效應,注入電流的變化等原因,導致啁啾效應的產生。
中文全稱
啁啾效應
英文全稱
chirp effect


啁啾(zhōu jiū)在漢語里是擬聲詞,形容鳥叫聲。啁啾效應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生變化,其瞬時頻率定義為相位對時間的導數,

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。


啁啾產生的原因比較多:

1、在直調激光器中,由于注入電流的變化,引起載流子濃度的變化,導致激光器折射率的變化,使得光場的相位隨時間變化,產生啁啾效應。該信號在光纖中傳輸時,不同頻率的光群速度不一致,導致攜帶信息的脈沖形狀發生變化,限制了脈沖的有效傳輸距離, 如圖,


2、在超快光學中,超短脈沖中含有多個頻率的光,當該脈沖經過某一介質時,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,進而導致脈沖展寬,如圖,


3、三階非線性效應也會導致啁啾效應的產生,例如克爾效應,自相位調制效應等,其瞬時頻率滿足下式,


由于啁啾效應,光脈沖中不同頻率的群速度大小不一,例如紅光速度快,藍光速度慢,導致最終疊加起來的脈沖寬度變大。如何消除啁啾效應?一個自然的想法,讓脈沖通過一個色散性質相反的材料,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,最終大家步調一致,脈沖被壓縮, 如下圖:

,


啁啾效應也可以發揮好的作用,例如在啁啾脈沖放大(chirped-pulse amplification)技術中,利用啁啾效應使得脈沖展寬這一現象,展寬后脈沖的峰值功率降低,可以進一步提高其功率,從而得到大功率的激光脈沖。


由于群速度色散,非線性效應,注入電流的變化等原因,導致啁啾效應的產生。啁啾效應的直接結果是脈沖展寬,其有理有弊,需要合理應用。


關鍵詞:相位、色散

參考信息

https://mp.weixin.qq.com/s/HRNhwvfPE1ti2QJ1k91Iqw

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最近更新:2020-03-09 10:50:00

創建者:劉佐巧

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