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啁啾布拉格光栅

2017-03-24 22:59阅读:
啁啾布拉格光栅是一类变光栅周期的反射型体布拉格光栅。在不同的光栅周期处,布拉格波长不同,光栅将对不同波长的入射光进行衍射,即不同波长入射光在光栅内部发生衍射的位置也不相同,这是啁啾布拉格光栅具有大带宽和大色散的物理基础。
啁啾,是啁啾布拉格光栅(CVBG)最根本的特征。啁啾一词最早出现在对鸟鸣声的描述——鸟鸣声的音调是变化的,在物理学中,啁啾往往用于描述某一物理量(如频率)随时间是变化的这一现象。啁啾布拉格光栅中的“啁啾”描述的是光栅周期随着空间位置的变化而变化这一结构。
啁啾布拉格光栅
横向和纵向啁啾布拉格光栅

一般情况下,啁啾布拉格光栅的纵向啁啾率为每厘米数个纳米到数十纳米的量级,当考察啁啾布拉格光栅中很短的一段(考察部分的厚度为d)时,该部分中光栅
周期的变化量也很小,很显然,∆d足够小时,该部分的光栅周期可以被处理为定值,即该啁啾布拉格光栅的局部可以被视为是一个体布拉格光栅。将啁啾布拉格光栅视作是多个微小局部的叠加,即啁啾布拉格光栅可以处理为多个体布拉格光栅的叠加。
啁啾布拉格光栅啁啾布拉格光栅的局部:体布拉格光栅

啁啾布拉格光栅分解的N个体布拉格光栅有着独立的结构,每个体布拉格光栅的厚度是任意划分的,即每个体布拉格光栅的光栅周期可各不相同,但是其分布服从啁啾布拉格光栅的光栅周期分布函数式,每个体布拉格光栅的折射率调制度与啁啾布拉格光栅对应位置处的折射率调制度相同。由于每个体布拉格光栅周期是遵循啁啾布拉格光栅周期分布函数式变化的,即各个体布拉格光栅的响应中心波长不同,每个体布拉格光栅只对各自的匹配波长成分发生衍射,而对其它波长成分“视而不见”,这使得每个波长发生衍射的深度不同,将所有体布拉格光栅的作用综合起来,便是啁啾布拉格光栅的特性:对一定波长范围(响应带宽)的入射光均发生衍射,该波长范围取决于光栅周期分布;不同的波长成分在不同的深度发生衍射,其频谱相位的最大延迟量仅仅由光栅厚度决定。因此,啁啾布拉格光栅除了带宽与中心波长可设计的带通特质外,还有着十分特别的色散特性,不同于衍射光栅对通过增大光栅间距来提高频谱相位的最大延迟量,啁啾布拉格光栅的频谱相位延迟量由厚度决定,增加或者减少啁啾布拉格光栅的厚度便可以调节其能够提供的色散量。
啁啾布拉格光栅是一类特殊的体布拉格光栅,同样体布拉格光栅也可以统一到啁啾布拉格光栅中来。当啁啾布拉格光栅的纵向啁啾率为零时,啁啾布拉格光栅便退化成为体布拉格光栅,这一特征意味着利用描述啁啾布拉格光栅的理论也可以描述体布拉格光栅。
啁啾布拉格光栅啁啾布拉格光栅的衍射效率
啁啾布拉格光栅 啁啾布拉格光栅的频谱相位





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