啁啾是什麼

2021-10-24 12:39:51 字數 1069 閱讀 3441

啁啾是訊號的頻率隨時間變化的現象,是在時域上對脈衝性質做的乙個表徵,在乙個脈衝週期內各頻率成分不是同時到達的,就是雷射脈衝的不同頻率成分在時域上是不同步的,它分為正啁啾和負啁啾,正啁啾是頻率隨時間增加,就是雷射輸出先是低頻再是高頻,比如乙個脈衝上公升的前沿是低頻,下降的後沿是高頻,負啁啾反之。比如正常色散,高頻波的折射率大,傳播速度慢,而低頻波的傳播速度快,就形成正啁啾。

啁啾產生的原因主要是由於介質的折射率由於動態電訊號調製的影響產生動態變化,從而引起在介質中傳播的光訊號的相位發生變化,這種相位的變化直接體現為輸出光訊號頻率的動態變化。

舉幾個產生啁啾的例子幫助理解:

1.在直調雷射器中,由於注入電流的變化,引起了載流子濃度的變化,導致雷射器有源層折射率的變化,使得光場的相位隨時間變化,光相位的快速變化導致調製譜的頻率展寬,產生頻率啁啾現象。該訊號在光纖中傳輸時,不同頻率的光群速度不一樣,導致攜帶資訊的脈衝形狀發生了變化,限制了脈衝的有效傳輸距離(因此直接調製的方式主要用於短距離通訊,比如接入網、都會網路;而長距離、高速率、10gb/s以上的高速光纖通訊骨幹網,則需要使用外調製)。

2.在超快光學中,超短脈衝含有多個頻率的光,當該脈衝進入某一介質時,由於材料的色散,不同頻率的光群速度不一樣,使得脈衝波包不同位置處光的頻率隨時間改變。

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,自相位調製效應。

所以一般產生啁啾的方法是通過改變各頻率成分的位相來得到的,無論是光柵對還是稜鏡對,都是利用不同頻率的光程不同(也是位相不同)來產生雷射脈衝的。

總的來說啁啾有利有弊:弊是:光脈衝中不同頻率群速度大小不一導致脈衝展寬,功率降低,解決方法是讓光再通過乙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,脈衝被壓縮。利是:例如在啁啾脈衝放大(chirped-pulse amplification)技術中,利用啁啾效應使得脈衝展寬這一現象,展寬後脈衝的峰值功率降低,可以進一步提高其功率,從而得到大功率的雷射脈衝。

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