相位補償是脈沖壓縮和產生超短激光脈沖的關鍵技術之一。首先通過類比菲涅耳波帶片在空間中的相位函數,理論上證明菲涅耳二元相位整形方案可以實現類似透鏡的功能,可以在頻域中引入負二次光譜相位（負色散）。然后利用所提方案補償啁啾脈沖的色散,從而將其變?yōu)樽儞Q受限脈沖,使其脈寬壓縮到變換受限的時間寬度。所提方案僅與二次相位有關,不依賴于光譜振幅,因此對具有對稱性分布的各種脈沖形狀均適用。最后給出常見的高斯脈沖與方波脈沖的數值計算結果,在理論上驗證所提方案的正確性。所提方案為啁啾脈沖壓縮提供一種新的思路和方法,并可以拓展到有關色散補償的其他領域中。 

【文章來源】：激光與光電子學進展. 2020,57(19)北大核心CSCD

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

高斯型光譜在不同n值的FIBPS方案。（a)7;(b)11;(c)21

圖3為利用所提方案對方波型啁啾脈沖壓縮的結果。從圖3可以看到，壓縮的脈寬均與TL一致，只是脈沖形狀有所不同，這說明所提方案只與二次相位因子有關，與光譜振幅無關，適用于具有對稱性分布的各種脈沖形狀。不同的是，圖2中高斯光譜振幅經過傅里葉變換到時域后，其時域脈沖形狀仍為高斯型；方波型光譜振幅經過傅里葉變換到時域后，其時域脈沖為sinc函數形式，可以使用單縫衍射的原理進行類比理解，如圖3(b）所示。方波脈沖經過色散介質后，在時域的展寬過程可以類比一束激光在空間中的單縫衍射行為，此時色散量的大小相當于縫寬。隨著啁啾系數的增大，縫的寬度增加，脈沖被展寬。當啁啾系數很大時，即為寬縫衍射的結果，可理解為是兩個直邊衍射的疊加。圖3 利用FIBPS方案對方波型啁啾脈沖壓縮的結果。（a）方波型啁啾激光脈沖的壓縮結果；（b）歸一化的壓縮結果與歸一化的TL結果；（c）壓縮結果與TL結果

圖2 利用FIBPS方案對高斯型啁啾脈沖壓縮的結果。（a）高斯型啁啾激光脈沖的壓縮結果；（b）歸一化的壓縮結果；（c）壓縮結果與TL結果；（d）不同n值下的ξ和脈寬3 分析與討論


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