群延迟色散解决方案
群延迟色散（Group Delay Dispersion，简称GDD）是光纤通信中一个重要的参数，它描述了信号在光纤中传播时不同频率分量的传播速度不同所引起的相位延迟差异。在高速光纤通信系统中，群延迟色散会导致光脉冲的展宽，降低通信系统的传输容量和传输质量。因此，解决群延迟色散问题对于提高光纤通信系统的性能至关重要。
为了解决群延迟色散问题，研究人员提出了一系列的解决方案。下面将介绍几种常见的解决方案。
1. 光纤色散补偿器
光纤色散补偿器是一种被广泛使用的解决群延迟色散问题的装置。它通过在光纤传输线路中插入特殊的光纤或光学元件来实现对信号的补偿，使得不同频率分量的相位延迟差异得到补偿，从而减小群延迟色散对信号的影响。光纤色散补偿器可以根据不同的系统需求选择不同的类型，如单模光纤色散补偿器、分散补偿光纤等。
2. 光纤光栅
光纤光栅是一种利用光纤中的周期性折射率变化来改变光的传播特性的装置。通过在光纤中引入光纤光栅，可以实现对不同频率分量的相位延迟进行调节，从而实现群延迟色散的补偿。光纤光栅的设计和制备过程需要考虑到光纤的材料特性和光栅的周期、折射率变
化等参数，以实现对特定频率范围内的相位延迟的精确调节。
3. 色散管理技术
色散管理技术是一种综合利用多种方法来解决群延迟色散问题的方法。它包括光纤设计优化、波导结构优化、信号调制技术等多个方面。通过在光纤通信系统中引入特定的光纤、光学元件或信号处理技术，可以实现对信号的相位延迟进行补偿或控制，从而减小群延迟色散的影响。色散管理技术需要综合考虑系统的整体设计和性能需求，选择合适的方法和装置。
4. 自适应光学技术
自适应光学技术是一种根据实际传输环境来动态调整光纤通信系统参数的技术。通过引入自适应光学元件和算法，可以实时监测和调整系统中的群延迟色散，从而提高系统的传输性能。自适应光学技术可以根据实际传输环境中的光纤特性和信号特征进行实时调整，适应不同的传输距离和信号频率范围。
群延迟色散是光纤通信系统中一个重要的问题，它会对信号的传输质量和容量产生严重的影响。为了解决群延迟色散问题，研究人员提出了多种解决方案，如光纤色散补偿器、光纤光栅、色散管理技术和自适应光学技术等。这些解决方案可以根据系统的需求和性能要求选择合适的方法和装置，从而提高光纤通信系统的传输性能和可靠性。随着光纤通信技术的不断发展和创新，相信在未来会有更
多更好的解决方案出现，为光纤通信系统的进一步发展提供支持和保障。
群延迟色散解决方案 群延迟色散（Group Delay Dispersion，简称GDD）是光纤通信中一个重要的参数，它描述了信号在光纤中传播时不同频率分量的传播速度不同所引起的相位延迟差异。在高速光纤通信系统中，群延迟色散会导致光脉冲的展宽，降低通信系统的传输容量和传输质量。因此，解决群延迟色散问题对于提高光纤通信系统的性能至关重要。 为了解决群延迟色散问题，研究人员提出了一系列的解决方案。下面将介绍几种常见的解决方案。 1. 光纤色散补偿器 光纤色散补偿器是一种被广泛使用的解决群延迟色散问题的装置。它通过在光纤传输线路中插入特殊的光纤或光学元件来实现对信号的补偿，使得不同频率分量的相位延迟差异得到补偿，从而减小群延迟色散对信号的影响。光纤色散补偿器可以根据不同的系统需求选择不同的类型，如单模光纤色散补偿器、分散补偿光纤等。 2. 光纤光栅 光纤光栅是一种利用光纤中的周期性折射率变化来改变光的传播特性的装置。通过在光纤中引入光纤光栅，可以实现对不同频率分量的相位延迟进行调节，从而实现群延迟色散的补偿。光纤光栅的设计和制备过程需要考虑到光纤的材料特性和光栅的周期、折射率变
化等参数，以实现对特定频率范围内的相位延迟的精确调节。 3. 色散管理技术 色散管理技术是一种综合利用多种方法来解决群延迟色散问题的方法。它包括光纤设计优化、波导结构优化、信号调制技术等多个方面。通过在光纤通信系统中引入特定的光纤、光学元件或信号处理技术，可以实现对信号的相位延迟进行补偿或控制，从而减小群延迟色散的影响。色散管理技术需要综合考虑系统的整体设计和性能需求，选择合适的方法和装置。 4. 自适应光学技术 自适应光学技术是一种根据实际传输环境来动态调整光纤通信系统参数的技术。通过引入自适应光学元件和算法，可以实时监测和调整系统中的群延迟色散，从而提高系统的传输性能。自适应光学技术可以根据实际传输环境中的光纤特性和信号特征进行实时调整，适应不同的传输距离和信号频率范围。 群延迟色散是光纤通信系统中一个重要的问题，它会对信号的传输质量和容量产生严重的影响。为了解决群延迟色散问题，研究人员提出了多种解决方案，如光纤色散补偿器、光纤光栅、色散管理技术和自适应光学技术等。这些解决方案可以根据系统的需求和性能要求选择合适的方法和装置，从而提高光纤通信系统的传输性能和可靠性。随着光纤通信技术的不断发展和创新，相信在未来会有更
英文文献翻译 啁啾脉冲放大系统中OFFNER（奥夫纳）三重望远镜展宽器的分析 江杰 国家先进工业科学与技术研究所，光电研究所，茨城县筑波，日本 张志刚 天津大学，精密仪器和光电子工程学院，天津 300072中国 Toshifumi Hasama 国家先进工业科学与技术研究所，光电研究所，茨城县筑波，日本 2001,6月15日收稿，修订稿于2001年10月8日 目前我们提出了一个表达式，基于光线追踪并且应用它来分析一个含有Offner三重望远展宽器的表达式的啁啾脉冲放大系统。我们计算的结果表明，展宽器中偏离中心的光栅所产生的像差可以用来抵消CPA系统中材料的色散。光栅的位置优化为CPA系统提供了一个平坦的广阔的窗口期，这会导致高保真的脉冲再压缩。 1.引言 自从CPA技术的发明用来产生更强的飞秒脉冲，飞秒激光脉冲的能量峰值已经被提高到多太瓦甚至帕瓦。在一个CPA系统中，一个脉冲被展宽器展宽到皮秒或者纳秒的时间范围，然后通过放大器，最后再进行压缩到初始的时间宽度。这个展宽器可以是一根光纤，色散材料，或者是摄远的光栅展宽器，这些都提供正色散。一个压缩机既可以用一对棱镜或者是一个光栅对提供一个负色散用来抵消在展宽和放大过程中产生的正色散。 为了从CPA系统中获得高保真的放大脉冲，最重要的是控制整个系统中的展宽器，放大器和压缩器的相位。由特里希给出的公式11和马丁内斯给出的公式10，一个标准的展宽器的相位计算可能仅仅使用于中心波长。我们可以利用CPA 系统中的中心波长计算出相位差包括群延迟，群延迟色散，第三阶和第四阶中心波长色散。最近研究表明一个CPA系统是基于对群延迟，群延迟色散，以及第三阶和第四阶中心波长色散，仅不能产生高保真的脉冲放大，因为相位不总是波长的单调函数。因此对于整个CPA系统的相位有必要建立一个精确的表达式，它能计算出一段脉冲波长在整个频谱内变化的色散，从而使得系统得到优化，进而可以提供一个稳定的宽频带的相位窗口。 构建出一个精确的表达式是非常困难的，因为展宽器无法精确计算，对于展宽器没有可用的解析表达式。因此，在大部分情况下，展宽器的相位差一直被认为和压缩器是一样的，除了符号相反。一个更加科学的评估系统用来光线追踪。人们可以使用市面上销售的软件或者开发自己的用来计算光路，为尽可能多的光波长，然后用一条曲线拟合一个脉冲光谱在整个波长范围内，用来实现一个展宽器的分析表达式。然而应当注意的是，在多项式中使用曲线上点不足的数据来计算时常会在表达式的衍生式中出现错误。
Matlab 用于超短脉冲中啁啾与色散的理解 超短脉冲是谐振腔中增益与损耗达到平衡、色散与非线性达到平衡时所产生的。超快光学中两个重要的概念就是啁啾与色散，而利用matlab 的绘图功能可以更加形象的理解这两个概念的物理意义。 一、 啁啾的概念 1、 超短脉冲的光场在时域可以表示为： 0(,)(,)exp{[()]}E r t A r t i t t kr ωφ=?++ (1) 其中(,)A r t 为光场振幅，0ω为中心频率，()t φ为时域相位与啁啾相关，kr 为空间位置带来的相位变化。 由此光场的瞬时频率可表示为： 0() d t dt φωω=+ (2) 若为常数，则不随时间而变化，这种脉冲称为傅里叶变换极限脉冲(transform limited pulse)，又称为无啁啾脉冲。若与时间有关，则随时间而变化，称为啁啾脉冲(chirp pulse)。当按时间的一次函数增加，则称为线性上啁啾(linear up-chirp)。当按时间的一次函数减小，则称为线性下啁啾(linear down-chirp)。 啁啾只影响光场的相位，表现为光场振荡频率的变化，而不影响光场的强度分布。 2、 以高斯脉冲为例，用matlab 程序验证以上说明的正确性。 2.1 Z=0位置处无啁啾高斯脉冲可以表示为： 2 002()exp()exp()p t E t A i t ωτ=?-? (3) 其中p τ是与脉宽有关的量。其光场实部、强度及频率随时间变化图如下：（程序见附录） 图1.1 无啁啾高斯脉冲光场实部、强度及频率随时间的变化
2.2 Z=0位置处线性上啁啾高斯脉冲可以表示为： 2 20022()exp()exp[()]p t E t A i t t ωφτ=?-?+ (4) 2φ为正的二阶相位量，其光场实部、强度及频率随时间变化图如下： 图1.2 线性上啁啾高斯脉冲光场实部、强度及频率随时间的变化 2.3 Z=0位置处线性上啁啾高斯脉冲可以表示为： 2 20022()exp()exp[()]p t E t A i t t ωφτ=?-?+ (5) 2φ为负的二阶相位量，其光场实部、强度及频率随时间变化图如下： 图1.3 线性下啁啾高斯脉冲光场实部、强度及频率随时间的变化
RP Fiber Power 光纤激光器及光纤器件设计软件 RP Resonator 激光谐振腔设计软件 RP Coating 设计光学多层结构软件 RP ProPulse 脉冲传输模拟 RP Q-switch 调Q激光器 RP Fiber Calculator RP光纤计算器 RP系列软件是功能强大的激光仿真软件，用于激光发展和激光科学的计算机建模。RP Fiber Calculator 用于对具有径向对称折射率分布的光纤进行各种计算。RP Fiber Power用于设计和 优化光纤器件，特别是光纤放大器和激光器以及其他类型的波导激光器，还有光纤耦合器， 多芯光纤，螺旋芯光纤和锥形光纤等。RP Resonator 用于光学谐振腔计算。RP ProPulse 用于 模拟脉冲传播。RP Coating 用于设计光学多层结构，开发激光反射镜，色散反射镜，滤光片 和偏振器等。RP Q-switch 用于主动或被动Q开关固态激光器的计算，以及连续波激光器中 的尖峰现象。 RP Fiber Power 光纤激光器及光纤器件设计软件 可以设计并优化光纤激光器和放大器、光波导激光器、光纤耦合器、多芯光纤、螺旋芯光纤、锥形光纤；也可以模拟超短脉冲在不同光纤设备中的传输，例如在光纤放大器系统、锁模光 纤激光器和通讯系统中的传输。 能够跟踪和优化光纤放大器和光纤激光器，让它们适合各种应用。帮助评估和排除光纤激光 器和放大器中各种不利的影响；能够对有源光纤器件性能进行预测；能寻找最佳光纤长度、 掺杂浓度、折射率分布等；能够计算掺杂浓度与光线的关系，准确模拟双包层光纤，还可以 模拟时域动态变化，可以理解和优化的细节如功率效率和噪声系数。
光子集成电路（PIC），集成光学电路，硅光子学器件和光学分析设计环境互连： 互连是一个光电和光子集成电路（PIC）的设计软件包，允许如马赫曾德尔调制器集成电路的设计，仿真和分析，耦合环形谐振器和阵列波导光栅。 交互式图形环境包括一个复杂的光电电路的功能分解成一组元素代表电路的积木的原理图编辑器。 一个PIC的元素库和分级电路的定义，允许用户快速定义，并纳入到由多个元素组成的复杂系统的子电路，而无需执行非常大的物理层仿真。 互操作性允许通过Lumerical的电磁仿真产品为蓝本的PIC元素可以很容易地纳入互连项目。 互连包括时间和频域模拟器。时域仿真是使用一个数据流的系统模拟器，允许更灵活，比使用传统的离散时间或时间驱动的模拟器。模拟器调度计算，以生成时域波形样本和双向传播他们的每个元素。非常接近组件之间的耦合，可以模拟，例如，允许光学谐振器的分析。频域仿真是利用散射数据分析计算电路的整体响应。它是通过解决一个稀疏矩阵表示电路连接的散射矩阵，其中每个代表一个单独的元素的频率响应。先进的分析和可视化工具让电路行为分析，包括振幅，相位，群延迟和色散。 互连的主要优点: ?型号多元素的光子过大，与其他模拟方法，以解决集成电路 ?之间进行选择一个时间或频域分析的基础上特别设计的挑战正在处理要求 ?快速原型光子集成电路在互连与理想化的PIC元素概念 ?纳入纳入Lumerical的电磁仿真产品高度精确的物理设计复杂的PIC元素描述模式解决方案和FDTD的解决方案 互连功能： 1、光子集成电路（PIC）的原理图编辑器
?互连支持的单个光子集成电路元素的矢量绘图和原理的意见，包括元素符号和连接 ?返回注释的功能集成在模拟数据，原理图编辑器 ?定义了项目的整个数据集合的树视图，使设计人员能够轻松地浏览含有多种元素的光子电路 2、分层光子电路的定义和设计参数化 ?互连支持复合元素的层次定义 ?复合元素，可用于创建子电路元件的基础上日益复杂的光子集成电路 ?层层层次的数量限制，使任意光子集成电路的复杂性水平 ?互连还支持设计的参数化，以方便参数扫描和优化设计的设计任务 3、光子集成的电路元件库 ?互连包括一个广泛的预先定义的PIC元素，包括光源，测量元件，被动和主动的光电子器件的列表，?分析或进口的S -参数表示可以定义自定义PIC的元素，通过Lumerical的脚本语言或MATLAB ?PIC元素类别包括：波导，信号源，探测器，发射器，接收器，调制器，过滤器，数学元素，信号处理单元及其他
光栅对刻线失配对啁啾脉冲时间波形的影响 苏娟;冯国英;马再如;刘文兵 【摘要】为了研究啁啾脉冲在光参量啁啾脉冲放大系统中传输时脉冲变化的情况,采用光线追迹法和4阶龙格-库塔法,得到了压缩器光栅对刻线失配对输出脉冲宽度和时间波形的影响的模拟结果.结果表明,当光栅对刻线失配且夹角约在±4°范围内时,若只考虑2阶色散的影响,初始啁啾导致脉冲宽度略小于无初始啁啾脉冲的宽度.当考虑到3阶、4阶及更高阶色散时,脉冲宽度大于种子脉冲的初始宽度.当入射脉冲具有正啁啾时,出射脉宽随夹角α的增大不断增加,但当具有负啁啾时,脉宽随α的增大先减小后再增大.光栅G2顺时针旋转时的脉宽变化与G2逆时针旋转时脉宽变化相同.另外,初始啁啾对出射脉冲出现的预脉冲、尾脉冲有一定的削弱作用,负啁啾对脉冲展宽和失真的影响明显小于相应的正啁啾. 【期刊名称】《激光技术》 【年(卷),期】2009(033)003 【总页数】4页(P319-322) 【关键词】非线性光学;光参量啁啾脉冲放大;光线追迹法;光栅对;失配;脉冲宽度【作者】苏娟;冯国英;马再如;刘文兵 【作者单位】西南石油大学,理学院,南充,637001;四川大学,电子信息学院,成 都,610064;西华大学,理化学院,成都,610039;西南技术物理研究所,成都,610041【正文语种】中文 【中图分类】O437
引言 光参量啁啾脉冲放大[1-3](optical parametric chirped pulse amplification，OPCPA)技术是一种获得宽带宽、大能量及高质量的超短脉冲激光的非常有效的技术。在OPCPA技术中，需先将待放大的飞秒种子光通过展宽器展宽至纳秒或亚纳秒的啁啾脉冲，然后通过光参量放大器进行放大，最后再压缩回飞秒脉冲。光栅对已成为脉冲展宽压缩、成形技术中的主要元件，并成为OPCPA系统的核心元件之一。 作者利用光线追迹法和4阶龙格-库塔法分析了初始啁啾脉冲在OPCPA系统中展宽、放大、压缩的整个物理过程，并讨论了光栅对刻线失配对脉冲时间波形的影响。 1 物理模型 在实际OPCPA系统中，对于超短脉冲而言，假设入射种子脉冲形式为双曲正割其中，T0为半峰全宽(在强度的1/e处)，与均方根脉冲宽度(TRMS)的关系为：为初始啁啾量，当C=0时表示入射的光脉冲是无初始啁啾的双曲正割脉冲，A0为脉 冲的复振幅。 假设进入Martinez型反平行光栅对展宽器的初始光脉冲的入射场为Ein(t),对其进行傅里叶变换得到： (1) 光脉冲通过展宽器后，由于展宽器提供正色散，使得脉冲的频谱分量在时域中被色散开，输出脉冲的光场为[5]：
2.1 光学延迟线部分 2.8.1原理分析 傅立叶域光学快速扫描延迟线是由衍射光栅和透镜对构成的付立叶域脉冲整形结构构成，如图2.12所示[32]。平面镜作为空间位相滤波器，在频域内滤波器产生一个线性位相变化，频域内的位相变化对应于时域的群延迟，其关系[33]是为 (2.68) 图 2.12 傅立叶域光学快速扫描延迟线 为了保证在整个扫描过程中不引入群速度色散，我们选择适当的入射角，使光源的中心波长 的衍射光线刚好与光栅法线平行，且光栅平面位于透镜焦平面内。如果光栅平面与透镜轴线不垂直，那么当扫描镜扫描过程中，会使光线在光栅面上有个横向位移从而导致光栅面上对应的衍射点离焦，进而引入群速度色散。 下面从理论方面分析其具体工作原理。如图2.12所示，光栅和振镜分别位于付立叶变换透镜的两侧焦面上，振镜的振动轴与透镜光轴垂距为 ，振镜的最大转角为s，宽带光源衍射角变化变化为 。一束宽带平行光（ ）以入射角
入射到光栅，其中 光波的衍射光沿光栅法线方向，根据光栅衍射方程有 （2.69） 其中，p为光栅周期， 为衍射角，m为衍射级次。当 时， （2.70） 对（2.69）式微分，且取m=1，得 ，即 （2.71） 因为 ，所以由振镜转动引入的线位移 （2.72） 而实际光束产生的光程变化为4倍线位移 ，因此振镜转动产生的位相变化为 （2.73）
其中， 为角频率。 因此引入的群延迟 和位相延迟 分别为： （2.74） 相位延迟 （2.75） 进而求得群光程差 和相位光程差 分别为 （2.76） （2.77）
对于OCT系统而言，当参考臂中延迟线扫描改变光程时，探测器响应为关于延迟线扫描速度的干涉自相关时域信号，该信号的载频是为关于延迟线位相延迟扫描速度的自相关载频，因此载频的中心频率和光源光谱关系为 （2.78） 其中， 为位相延迟扫描速度，即 ， 和 分别为光源的中心频率和中心波长。参考光中心波长的多普勒频移与载频对应，且等于外差探测的拍频。探测相应信号的频率带宽可以写为 （2.79） 其中， 为光源的带宽。群延迟扫描速度定义为群延迟的时间微分，即 （2.80） 若采用线性平面镜扫描，则 ，其中s为平面镜扫描速度。 对快速扫描延迟线而言，对（2.76）式微分并应用（2.78）式，得载频的中心频率为
2.1 光学延迟线部分之宇文皓月创作 2.8.1原理分析 傅立叶域光学快速扫描延迟线是由衍射光栅和透镜对构成的付立叶域脉冲整形结构构成，如图2.12所示 [32] 。平面镜作为 空间位相滤波器，在频域内滤波器发生一个线性位相变更，频域内的位相变更对应于时域的群延迟，其关系 [33] 是为 00()()j t x t t X e ωω--↔ (2.68) 图 2.12 选择线平行，且光栅平面位于透镜焦平面内。如果光栅平面与透镜轴线不垂直，那么当扫描镜扫描过程中，会使光线在光栅面上有个横向位移从而导致光栅面上对应的衍射点离焦，进而引入群速度色散。 下面从理论方面分析其具体工作原理。如图2.12所示，光栅和振镜分别位于付立叶变换透镜的两侧焦面上，振镜的振动轴与透镜光轴垂距为0x ，振镜的最大转角为s ，宽带光源衍射角变更变更为θ∆。一束宽带平行光（λ∆）以入射角i θ入射到光栅，其中0λ光波的衍射光沿光栅法线方向，根据光栅衍射方程有 f f Tiltable
λθθm p i =+)sin (sin 0（2.69） 其中，p 为光栅周期，0θ为衍射角，m 为衍射级次。当0λλ=时， 0sin λθm p i = （2.70） 对（2.69）式微分，且取m=1，得 λθθ∆=∆⋅0cos p ，即 )cos /(0θλθp ∆=∆ （2.71） 因为θ ∆⋅= ∆f x ，所以由振镜转动引入的线位移 0()y x x s ∆=+∆⋅ （2.72） 而实际光束发生的光程变更为4倍线位移y ∆，因此振镜转动发生的位相变更为 00 00 48cos x s fs c p ωωωπθω-Φ= -⋅ （2.73） 其中，ω为角频率。 因此引入的群延迟g τ和位相延迟Φτ分别为： 00cos 84θωπωτp fs c s x g -=∂Φ∂≡ （2.74） 相位延迟Φτ c s x 00 04) (= Φ= Φωωτ （2.75） 进而求得群光程差g l ∆和相位光程差Φ∆l 分别为 00cos 84θωπτp fsc s x c l g g - =⋅=∆ （2.76） s x c l 04=⋅=∆ΦΦτ （2.77） 对于OCT 系统而言，当参考臂中延迟线扫描改变光程时，
共9页第 1 页 超短激光脉冲时空耦合 Selcuk Akturk1, XunGu2, Pamela Bowlan3 and Rick Trebino3 摘要：超短激光脉冲的电场往往不能划分成一个纯粹的时间和空间的产物。这些所谓的时空耦合在物理作用中无处不在，并在实际应用中变得越发的重要。在本文中，我们通过这些效应的实验和理论工作来认识这些影响将有助于我们了解、避免和应用它们。首先，我们提出一个观点，包括脉冲时空耦合、它们的来源、数学描述以及相互之间的不同依赖关系；然后，我们回顾不同的实验方法来描述它们的特点。最后，我们通过描述不同时空耦合的作用和进一步的实施方案来帮助它们的开发和避免有害的影响。 关键词：超快光学、脉冲测量 1、前言 超短脉冲激光器问世以来,分别在科学与工业的领域得到快速发展。利用光脉冲压缩到飞秒时间是这些超短脉冲激光器拥有如此吸引力的主要来源。因此，超短脉冲激光已成为研究和控制超快现象的事件，如以皮秒或者飞秒为时标的化学反应，等离子体动力学，磁化动力学和其他方面[1-3]。此外，它们可能实现在光电领域达到空前水平，并且访问了无数的光与物质的相互作用[4,5]。 超短脉冲的时域变化通常通过描述他们的功率密度和频率，即他们的强度和相位。脉冲电场的空间坐标的依赖往往是分开处理，假设脉冲的时空特性束沿每个空间位置相同，或等价地，该脉冲的场到时空因素的产物分离相同的脉冲的时空特性。然而，这种假设往往是错的，主要是因为相同的属性，让这些脉冲要短广泛的光谱带宽。角色散是这些最著名的扭曲现象的来源，它无处不在，脉冲带宽和更广泛更扭曲了脉冲经过一棱角分散元素。因此，在大多数实际情况中，展示出一种相互依存的超短脉冲时间（或光谱）和空间（或角）称为时空耦合器(STCs)的坐标。 STCs的来源无处不在。STCs的最常见的来源是脉冲式压缩机使用的棱镜和光栅的色散管理和几乎所有的超短脉冲激光振荡器和放大器的一部分。有意引进的STCs（角色散），使每个脉冲的颜色路径长度是不同的，以调整光谱相位脉冲式压缩机的功能。但是，最终，一个成功的脉冲压缩机必须删除所有的耦合器，设备上强制执行严格的对齐要求。一个简单的例子就是繁殖，通过一个较大的脉冲镜头,这将导致不同径向非色散光谱相位)由于维变厚度的玻璃。另一个简单的例子是一个脉冲通过一个单镜头，而在径向变色散的结果（光谱相位）是由于玻璃径向厚度不一的结果[6]。非线性光学相互作用，如非线性折射和丝状形成，也可以引入光脉冲的时空耦合器。 图1：介绍了STCs穿过棱镜时传播。由于色散棱镜的玻璃，输出光束具有分散角和脉冲前沿倾斜，经过传播产生第三STC、空间啁啾。
2.1 光学延迟线部分 2.8.1原理分析 傅立叶域光学快速扫描延迟线是由衍射光栅和透镜对构成的付立叶域脉冲整形结构构成，如图2.12所示[32]。平面镜作为空间位相滤波器，在频域内滤波器产生一个线性位相变化，频域内的位相变化对应于时域的群延迟，其关系[33]是为 00()()j t x t t X e ωω--↔ (2.68) 图 2.12 傅立叶域光学快速扫描延迟线 为了保证在整个扫描过程中不引入群速度色散，我们选择适当的入射角，使光源的中心波长0λ的衍射光线刚好与光栅法线平行，且光栅平面位于透镜焦平面内。如果光栅平面与透镜轴线不垂直，那么当扫描镜扫描过程中，会使光线在光栅面上有个横向位移从而导致光栅面上对应的衍射点离焦，进而引入群速度色散。 下面从理论方面分析其具体工作原理。如图2.12所示，光栅和振镜分别位于付立叶变换透镜的两侧焦面上，振镜的振动轴与透镜光轴垂距为0x ，振镜的最大转角为s ，宽带光源衍射角变化变化为θ∆。一束宽带平行光（λ∆）以入射角 i θ入射到光栅，其中0λ光波的衍射光沿光栅法线方向，根据光栅衍射方程有 λθθm p i =+)sin (sin 0（2.69） 其中，p 为光栅周期，0θ为衍射角，m 为衍射级次。当0λλ=时， f f Tiltable
0sin λθm p i = （2.70） 对（2.69）式微分，且取m=1，得 λθθ∆=∆⋅0cos p ，即 )cos /(0θλθp ∆=∆ （2.71） 因为θ∆⋅=∆f x ，所以由振镜转动引入的线位移 0()y x x s ∆=+∆⋅ （2.72） 而实际光束产生的光程变化为4倍线位移y ∆，因此振镜转动产生的位相变化为 00 00 48cos x s fs c p ωωωπθω-Φ= -⋅ （2.73） 其中，ω为角频率。 因此引入的群延迟g τ和位相延迟Φτ分别为： 00cos 84θωπωτp fs c s x g -=∂Φ∂≡ （2.74） 相位延迟Φτ c s x 00 04) (= Φ= Φωωτ （2.75） 进而求得群光程差g l ∆和相位光程差Φ∆l 分别为 00cos 84θωπτp fsc s x c l g g - =⋅=∆ （2.76） s x c l 04=⋅=∆ΦΦτ （2.77） 对于OCT 系统而言，当参考臂中延迟线扫描改变光程时，探测器响应为关于延迟线扫描速度的干涉自相关时域信号，该信号的载频是为关于延迟线位相延迟扫描速度的自相关载频，因此载频的中心频率和光源光谱关系为 0000 2V k V V f c νπλΦΦΦ= == （2.78） 其中，V Φ为位相延迟扫描速度，即()/V d l t dt ΦΦ=∆，0ν和0λ分别为光源的中心