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光电理论：什么是群时延

时间：2020-3-12 11:25作者：update 阅读(1854) 评论: 5

导读：窄带光脉冲在光学器件中的时间延迟。

　　定义：窄带光脉冲在光学器件中的时间延迟。

　　光学元件（例如，介质反射镜或者光纤）的群时延（Tg）的定义为光谱相位对角频率的微分：

　　其单位与时间相同，并且与频率（参阅群延时色散，色散）、偏振态（偏振模式色散）和光模式（模间色散）有关。

　　具有简单时间和空间形状的窄带光脉冲在线性传播时，群时延就是指脉冲峰值穿过光学元件后的时间延迟。而对于宽带光脉冲来说，尤其是在传播过程中受到非线性效应的影响情况下，情况非常复杂。如果对群时延的描述不恰当则会得出错误的结果。

　　在普通的固体介质中，例如激光晶体或者光纤，群时延与长度和相速度比值相差比较多。例如，一米的熔融二氧化硅体材料对1550nm的光产生的群时延为4.879ns，而由相速度得到的结果为4.817ns。而更短波长时，例如400nm时，差值更大：群时延为5.049ns。光纤中的群时延还受纤芯中掺杂的物质和波导色散效应的影响。

　　光学谐振腔中往返一周的群时延决定了共振腔模式之间的间隔，即自由光谱范围。

　　可以采用很多方法测量光学元件的群时延。最直接的方法是测量超短脉冲到达的时间。还存在更加强大的干涉方法，例如，采用白光干涉仪，测量的精度在几个飞秒。

　　介质中光波的群速度等于单位长度群时延的倒数。

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