定义
持续时间尽可能短的脉冲及其光谱。
带宽受限光脉冲(或变换受限脉冲)是在其光谱带宽允许的范围内尽可能短的脉冲。 换句话说,对于给定的时间或光谱形状,其时间带宽积尽可能小。例如,sech2型脉冲的最小时间-带宽积(在时域和频域都用全宽度在半最大值处计算)为0.315,这意味着持续时间为100 fs的带宽受限sech2脉冲的带宽必须为3.15 THz。
请注意,所考虑的光谱带宽与电场的傅里叶变换有关。 当脉冲非常短时,带宽必然很大;这是由于傅里叶变换[1]的基本数学性质,即与任何物理过程无关,例如所使用的脉冲产生机制。
带宽受限脉冲的定义略有不同,其峰值功率与光带宽允许的一样高(对于给定的脉冲能量)。 这相当于具有平坦频谱相位的脉冲,但并不总是精确地导致在半最大值处的全宽方面尽可能短的脉冲持续时间。
图1:sech2形限带宽脉冲的光带宽。由于从频率到波长间隔的转换,不同的中心波长适用不同的曲线。
如果初始变换受限脉冲在介质中传播,则由于色散或非线性的影响,其时间带宽积可能会增加。 例如,色散的影响可以在时间上拉伸脉冲,同时保持其光谱宽度恒定。 这与啁啾有关。 这种线性调频以后可以通过色散脉冲压缩来消除,恢复原始脉冲持续时间。
许多锁模激光器,特别是孤子锁模固态激光器,以及一些锁模二极管激光器,可以产生几乎带宽有限的脉冲。 此功能非常理想,例如在光纤通信中,因为它最大限度地减少了色散时间展宽。
参考文献
[1] R. Paschotta, Spotlight article “Understanding Fourier Spectra”