啁啾效应
浏览次数：11485次  最近更新：2020-03-28 23:56:09

啁啾(zhōu jiū)在汉语里是拟声词，形容鸟叫声。啁啾效应是指信号的频率随着时间的变化而变化。

光场的相位随着时间发生变化，其瞬时频率定义为相位对时间的导数

如果相位随时间线性变化，频率保持不变。如果相位是二次型相位或者更高阶，光的频率就会随时间变化，也就是所谓的啁啾。如果频率随着时间变化而增大，称为上啁啾；反之，称为下啁啾。

啁啾产生的原因比较多：

1、在直调激光器中，由于注入电流的变化，引起载流子浓度的变化，导致激光器折射率的变化，使得光场的相位随时间变化，产生啁啾效应。该信号在光纤中传输时，不同频率的光群速度不一致，导致携带信息的脉冲形状发生变化，限制了脉冲的有效传输距离, 如下图

2、在超快光学中，超短脉冲中含有多个频率的光，当该脉冲经过某一介质时，由于材料的色散，不同频率的光群速度不一样，使得脉冲波包中不同位置处光的频率随时间变化，进而导致脉冲展宽，如下图，

3、三阶非线性效应也会导致啁啾效应的产生，例如克尔效应，自相位调制效应等，其瞬时频率满足下式，

由于啁啾效应，光脉冲中不同频率的群速度大小不一，例如红光速度快，蓝光速度慢，导致最终叠加起来的脉冲宽度变大。如何消除啁啾效应？一个自然的想法，让脉冲通过一个色散性质相反的材料，使得原先速度快的频率成分速度降低，而原先速度慢的频率成分速度变快，最终大家步调一致，脉冲被压缩, 如下图：

啁啾效应也可以发挥好的作用，例如在啁啾脉冲放大（chirped-pulse amplification）技术中，利用啁啾效应使得脉冲展宽这一现象，展宽后脉冲的峰值功率降低，可以进一步提高其功率，从而得到大功率的激光脉冲。

由于群速度色散，非线性效应，注入电流的变化等原因，导致啁啾效应的产生。啁啾效应的直接结果是脉冲展宽，其有理有弊，需要合理应用。