啁啾是什么

啁啾是信号的频率随时间变化的现象，是在时域上对脉冲性质做的一个表征，在一个脉冲周期内各频率成分不是同时到达的，就是激光脉冲的不同频率成分在时域上是不同步的，它分为正啁啾和负啁啾，正啁啾是频率随时间增加，就是激光输出先是低频再是高频，比如一个脉冲上升的前沿是低频，下降的后沿是高频，负啁啾反之。比如正常色散，高频波的折射率大，传播速度慢，而低频波的传播速度快，就形成正啁啾。

啁啾产生的原因主要是由于介质的折射率由于动态电信号调制的影响产生动态变化，从而引起在介质中传播的光信号的相位发生变化，这种相位的变化直接体现为输出光信号频率的动态变化。

举几个产生啁啾的例子帮助理解：

1.在直调激光器中，由于注入电流的变化，引起了载流子浓度的变化，导致激光器有源层折射率的变化，使得光场的相位随时间变化，光相位的快速变化导致调制谱的频率展宽，产生频率啁啾现象。该信号在光纤中传输时，不同频率的光群速度不一样，导致携带信息的脉冲形状发生了变化，限制了脉冲的有效传输距离（因此直接调制的方式主要用于短距离通信，比如接入网、城域网；而长距离、高速率、10Gb/s以上的高速光纤通信骨干网，则需要使用外调制）。

2.在超快光学中，超短脉冲含有多个频率的光，当该脉冲进入某一介质时，由于材料的色散，不同频率的光群速度不一样，使得脉冲波包不同位置处光的频率随时间改变。

3.三阶非线性效应也会导致啁啾效应的产生，例如克尔效应，自相位调制效应。

所以一般产生啁啾的方法是通过改变各频率成分的位相来得到的，无论是光栅对还是棱镜对，都是利用不同频率的光程不同（也是位相不同）来产生激光脉冲的。

总的来说啁啾有利有弊：弊是：光脉冲中不同频率群速度大小不一导致脉冲展宽，功率降低，解决方法是让光再通过一个色散性质相反的材料，使得原先速度快的频率成分速度降低，而原先速度慢的频率成分速度变快，最终大家步调一致，脉冲被压缩。利是：例如在啁啾脉冲放大（chirped-pulse amplification）技术中，利用啁啾效应使得脉冲展宽这一现象，展宽后脉冲的峰值功率降低，可以进一步提高其功率，从而得到大功率的激光脉冲。