光脈沖的持續時間(也稱為脈沖寬度或脈沖長度)可以在很大的范圍內變化:
- 通過調制連續波光源,例如,使用電光調制器,可以生成持續時間從幾十皮秒到任意高值的脈沖。
- 例如,激光二極管的增益開關導致持續時間低至幾納秒或甚至幾百皮秒的脈沖。
- Q開關激光器的脈沖持續時間通常在100ps到數百納秒之間。
- 鎖模激光器可以產生持續時間在≈5fs到數百皮秒之間的脈沖。
- 高次諧波產生可以形成單個阿秒脈沖或阿秒脈沖序列,脈沖持續時間為幾百阿秒甚至低于100阿秒。
常見單位的轉換
- 1ms(毫秒)=103s
- 1μs(微秒)=10-6s
- 1ns(納秒)=10-9s
- 1ps(皮秒)=10-12s
- 1fs(飛秒)=10-15s
- 1as(阿秒)=10-18s
脈沖持續時間的定義
脈沖持續時間實際上有不同的定義:
- 最常用的定義是基于光功率與時間的半高全寬 (FWHM)。
- 對于有關孤子脈沖的計算,通常使用一個持續時間參數τ,它大約是FWHM持續時間除以1.76。
- 特別是在激光誘導損傷的情況下,有時會使用有效脈沖持續時間,其定義為脈沖能量除以峰值功率。
- 特別是在有明顯的脈沖基座的情況下,不同的方法可能導致完全不同的脈沖持續時間值。
時間帶寬積
脈沖寬度和頻譜帶寬的乘積稱為時間帶寬積,通常情況下,使用持續時間和帶寬的FWHM值進行計算。它不能小于≈0.3,取決于脈沖形狀以及脈沖持續時間和帶寬的精確定義。這意味著例如10-fs 脈沖必須至少具有30THz 量級的帶寬,如果阿秒脈沖具有如此大的帶寬,以至于它們的中心頻率必須遠高于任何可見光的中心頻率。
脈沖持續時間的測量
- 使用最快的光電二極管和快速采樣示波器,可以測量低至大約10ps的脈沖持續時間。對于較短脈沖持續時間的測量,可以使用條紋相機。
- 另一種方法是光學采樣(或互相關),使用另一個產生更短參考脈沖的源。 然而,在大多數情況下,人們使用光學自相關儀,不需要任何參考脈沖。
- 請注意,還有諸如FROG或 SPIDER(光譜相位干涉法)之類的技術,它們可用于獲得更多關于脈沖的信息,而不僅僅是脈沖持續時間和能量。