时域走离

2021-03-03 14:37:36 浏览:320

定义

由于群速度失配导致的脉冲时域上的不重合。

超短脉冲的非线性频率变换效率很高,这是因为即时平均功率较低,这些脉冲依然具有很高的峰值功率。然而,由于所谓的时域走离效应的影响会导致非线性晶体中的有效的相互作用长度受限:所涉及的不同频率的脉冲具有不同的群速度,在传播一定距离后,它们在时域上不再重叠。这种效应限制了转换效率,并且如果在晶体中,时域走离十分显著,它还会导致的脉冲形状的畸变。

图 1 超短脉冲倍频转时的时域走离。 如图1中的示例,100fs的脉冲(虚线)入射到一个具有1ps时域走离的倍频器中。当非线性转换效率较低时,这将导致二次谐波脉冲的时域轮廓为近长方形,由于非线性频率转换的作用其还会表现为非对称的形状(绿色曲线)。 

在其他情况下,群速度失配的影响有可能是完全不同的:有时甚至会有脉冲压缩现象。例如,利用有非周期性极化的非线性晶体装置,其中时域走离被用来实现某些功能,如短脉冲的高效转化,或分割成多个脉冲。

即使由于色散导致的脉冲展宽可以忽略,在某些情况下时域走离依旧会十分显著。这是因为色散导致的时域展宽只有脉冲频谱内的群速度的变化决定,而时域走离则是由相隔很远的光谱区域之间的群速度失配导致的。对于典型的非线性晶体材料和几百纳米的波长差异,群速度失配通常会达几十或几百飞秒每毫米。因此在数厘米长的晶体内的总的时域走离可达几皮秒。出于这个原因,飞秒脉冲使用的非线性晶体通常只有几毫米的长度。

时域走离对于的频域的影响则是有限的相位匹配带宽。

需要注意的是时域走离和与空间走离是完全不同的两个现象。

参阅:群速度失配、相位匹配带宽、非线性频率变换、空间走离

非线性光学

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