一、什么是脉冲持续时间
脉冲持续时间实际上有不同的定义:
1、常用的定义是基于光功率与时间的半峰全宽(FWHM) 。这对经常用光脉冲观察到的一些弱基座不敏感。
2、对于孤子脉冲的计算,通常使用持续时间参数τ,它大约是 FWHM 持续时间除以 1.76,因为时间强度分布可以描述为常数时间sech 2 ( t
/ τ )。
3、对于复杂的脉冲轮廓,基于时间强度轮廓的二阶矩的定义更为合适。在这里,可能的基座大大增加了获得的脉冲持续时间。
4、特别是在激光引起的损伤的情况下,人们有时会使用有效脉冲持续时间,它被定义为脉冲能量除以峰值功率。
特别是在具有显着脉冲基座的情况下,不同的方法可能导致截然不同的脉冲持续时间值。
脉冲持续时间和光谱带宽的乘积称为时间-带宽积。通常,它是使用持续时间和带宽的 FWHM 值计算的。它不能明显小于 ≈
0.3,具体取决于脉冲形状以及脉冲持续时间和带宽的确切定义。这意味着例如 10-fs 脉冲必须至少具有 30 THz
数量级的带宽,而阿秒脉冲具有如此大的带宽,以至于它们的中心频率必须远高于任何可见光的中心频率。
二、脉冲持续时间测量方法
结合使用zui快的光电二极管和快速采样示波器,可以测量低至大约 10 ps 的脉冲持续时间。对于较短脉冲持续时间的测量,可以使用条纹相机。
另一种方法是光学采样(或互相关),使用另一个源生成更短的参考脉冲。然而,在大多数情况下,人们使用光学自相关器,不需要任何参考脉冲。
三、影响脉冲持续时间的效应
虽然持续时间为纳秒或更长的脉冲即使在长距离传播过程中也几乎不会经历任何脉冲持续时间的变化,但超短脉冲对各种影响很敏感:
1、色散会导致显着的脉冲展宽,但是可以通过随后应用相反类型的色散来逆转。
2、光学非线性通常不会直接影响脉冲持续时间,但可以例如加宽光谱,这使得脉冲在随后的传播过程中对色散更加敏感。
3、任何类型的滤光器,包括增益带宽有限的增益介质,都会影响超短脉冲的光谱宽度或形状。当光谱宽度减小时,这可能会导致时间变宽;但是,在某些情况下,当频谱宽度减小时,强线性调频脉冲会变短。
在锁模激光器的稳态工作中,循环脉冲会经历各种影响脉冲持续时间的影响,但这些影响是平衡的,因此脉冲持续时间在每次往返后都会恢复。在某些飞秒激光器中,脉冲持续时间在每次谐振器往返期间都会发生显着变化。
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