頻率隨時間變化的波叫啁啾波,啁啾一詞來自英語單詞chirp的音譯。如果頻率隨時間增加,先看到低頻波后看到高頻波,為正啁啾,也就是上升的前沿是低頻,下降的后沿是高頻。反之為負(fù)啁啾。
啁啾的產(chǎn)生一般來自介質(zhì)的色散。對于正常色散,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,這是一般的色散介質(zhì)的情況。對于反常色散,高頻波的傳播速度快,而低頻波的傳播慢,形成負(fù)啁啾。
啁啾的概念主要應(yīng)用在超短光脈沖(高速信號傳輸)在色散介質(zhì)中的傳播,對于超短光脈沖,由于其時間域的寬度很窄,因此對應(yīng)于頻率域的寬度很寬,也就是說,超短光脈沖可以被看作是有很多頻率成份的波包。沒有啁啾的波,在真空中,不同頻率成分的速度是相同的,當(dāng)它進(jìn)入色散介質(zhì)后,不同頻率成分的速度不同,從而波包中不同位置的頻率發(fā)生不同,產(chǎn)生啁啾。
啁啾主要應(yīng)用在超短光脈沖的波包脈寬壓縮上,正啁啾的波穿過反常色散的介質(zhì),頻率高的成分的波速比低的快,因此,高頻的子波就可以趕上低頻的子波,相互重疊使脈寬壓縮。
正啁啾波也可以用光柵對來壓縮脈寬,由于光柵對間傳播時,低頻波的光程比高頻光長,傳波時間也長,故可以使高頻子波包趕上低頻子波包,而將脈寬壓縮。
啁啾的最簡單定義是信號頻率隨時間變化,在脈沖前后沿由于調(diào)制產(chǎn)生頻率變化,使信號頻譜展寬,并用啁啾系數(shù)(亦稱線寬展寬因子)描述,這種變化可以是線性的,也可是非線性的。啁啾產(chǎn)生的原因主要是由于介質(zhì)的折射率由于動態(tài)電信號調(diào)制的影響產(chǎn)生動態(tài)變化,從而引起在介質(zhì)中傳播的光信號的相位也產(chǎn)生動態(tài)變化,這種相位的變化,直接就體現(xiàn)為光信號頻率的動態(tài)變化。平時見得最多的介質(zhì)器件就是半導(dǎo)體激光器和LiNbO3調(diào)制器,在激光器中,電流變化引起折射率變化,LiNbO3用的就是電光相位調(diào)制原理。上面講的啁啾是信號源產(chǎn)生的,體現(xiàn)為產(chǎn)生新的頻率。 另一種啁啾,由色散產(chǎn)生,體現(xiàn)為光信號的頻率分量沒有幅度上的變化,但是各個頻率的相位發(fā)生了變化,這也是一種啁啾。
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