《脉冲光学》PPT课件.ppt

《《脉冲光学》PPT课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、飞秒激光光电子科学与工程学院王可嘉第二讲脉冲光学目录一、光脉冲二、几个重要的概念三、光脉冲在透明介质中的传播一、光脉冲单色平面波电场高斯型光脉冲电场二、几个重要的概念(1)1、波形的描述超短脉冲：一般指小于纳秒的脉冲，例如皮秒和飞秒脉冲。脉冲越短，特性就特别难定义。由于很难从自相关函数提取脉冲形状的信息，为了简化讨论，一般将脉冲形状近似为几种常见的数学函数，例如高斯型，双曲正割，洛伦兹型等。振荡级输出的飞秒脉冲，近似为双曲正割型。放大级输出的飞秒脉冲，近似为高斯型。二、几个重要的概念(2)2、载波包络和载波包络相位二、几个重要的概念(3)强度包络载波

2、电场相速度群速度载波包络相位：（CarrierEnvelopePhase）电场峰值和包络峰值之间的相位一个光脉冲的时域分布和频域分布关系由傅里叶变换给出:脉宽和谱宽的定义：二、几个重要的概念(4)3、脉宽和谱宽对于高斯型脉冲，有以下不等式成立：宽脉冲对应窄带宽1ps的高斯脉冲对应谱宽为441MHz窄脉冲对应宽带宽10fs的激光脉冲（中心频率620nm）对应谱宽为62nm，若考虑谱的边界，则可覆盖整个可见光区域二、几个重要的概念(5)注：若等号成立，则称这个脉冲为“傅里叶变换受限脉冲”二、几个重要的概念(6)4、群速和相速考虑两个时谐波的叠加：令：有：

3、二、几个重要的概念(7)应用三角函数和差化积公式，有群速相速约定：为时域相位；为频域相位。设角频率为的光脉冲沿方向传播，标量复平面波形表示为：一般为复函数,缓变包络近似下，可视为常数。上式傅里叶变换后有：4、群速色散二、几个重要的概念(8)其中，为含有介质折射率的波矢将展开为Taylor级数：其中一阶展开系数：二、几个重要的概念(9)二阶展开系数：群速度延迟群速度色散为评价空间色散元件方便，一般考虑对的关注二、几个重要的概念(10)：群延迟时间（groupdelay）：群延迟色散（groupdelaydispersion，GDD）：三阶色散（thir

4、dorderdispersion，TOD）5、啁啾（Chirp）二、几个重要的概念(11)Wikipedia:Achirpisasignalinwhichthefrequencyincreases('up-chirp')ordecreases('down-chirp')withtime.上啁啾（up-chirp）下啁啾（down-chirp）三、光脉冲在透明介质中的传播(1)由于短脉冲的宽谱宽，以及透明介质中的群速度色散，其经过一个透明材料后，相位会发生变形，其脉宽会展宽。对于一个高斯型脉冲其傅里叶变换（谱分布）为：在一个透明介质中传播一段距离后，其

5、频谱变为：为与频率相关的传播因子，将其在附近展开。三、光脉冲在透明介质中的传播(2)只考虑二阶色散，即群延迟（群速度）色散。脉冲的谱分布为：群速度延迟群速度色散其中：傅里叶逆变换：三、光脉冲在透明介质中的传播(3)第一个指数函数表征了脉冲传播了距离后，中心频率相位有的延迟。第二个指数函数表征了脉冲传播了距离后，脉冲形状还是高斯型，延迟量为三、光脉冲在透明介质中的传播(4)上式中：波矢量：有：三、光脉冲在透明介质中的传播(5)根据第二个指数函数和上式，在传播过程中，脉冲包络有一个变形，其依赖于群速度色散带入第二个指数函数有：将改写为复数形式：三、光脉冲

6、在透明介质中的传播(6)即：由于，所以脉冲经过一段距离传播后被展宽。下一讲超短光脉冲的传播（线性传播）