對於實際的脈衝激光，如何從時域頻域兩方面都準確的模擬？

實際情況下，一台激光器輸出的脈衝激光，中心波長是800nm（375THz），譜寬是70nm，脈寬是35fs。

而當用一個中心波長是800nm，譜寬是70nm的頻譜做傅里葉變換，得到的時域脈寬僅為5fs。

另一方面，用一個中心波長是800nm，時域脈寬是35飛秒的時域波形做傅里葉變換，得到的譜寬僅為27nm。

當然實際與理論有差異可以理解，腔內高階色散等因素限制了實際情況所能達到的極限。

那麼對於這種情況，往往就需要取捨，時域和頻域不能同時準確地模擬模擬。

我的問題是：有無可能對這種實際的脈衝，在時域與頻域兩方面都準確地模擬模擬？

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謝邀。

這個是題主理解有誤。

不用取捨，當然可以準確地模擬模擬，但是要知道光譜相位，或者知道各階色散。你把頻域變換到時域忘加相位項了。這點沐雨白兄已經說了。

譜寬70nm只得到35fs，明顯是二階色散沒有補償好。先不用管高階。

另外，譜寬是光譜半高寬，但也要看光譜的線型，是高斯，雙曲正割，非對稱雙曲正割、洛倫茲等等。對應變換極限是不一樣的。

精確的方法是直接根據光譜相位傅里葉變換。

1、傅里葉極限脈寬計算：

先說按線型計算吧，我知道你們不喜歡看公式【1】，我也不喜歡編輯器~

偷個懶，我直接搬我論文了：

所以中心波長800nm、光譜FWHM 70nm對應脈寬，按公式計算約為：

Excel做的一個簡單小計算程序，需要的留郵箱或者微信我。

2、GDD和TOD對脈寬的影響

考慮到二階色散GDD，傅里葉極限的脈衝會被展寬，基本是正比關係。

如果是啁啾為零的脈衝經過同樣的二階色散展寬，由於脈寬很短時光譜很寬，在短脈衝範圍內展寬很大，然後有個最小值，脈寬較長的話同樣GDD就展寬越小，接近入射脈衝了。

考慮到三階色散的影響，會讓脈衝如何變化呢？

類似波形畸變，然後引起一系列前沿或者後沿的子脈衝，如圖。

一般來說，奇數階高階色散會導致畸變，偶數階高階色散會導致加寬。感興趣可以模擬一下。

3、直接對光譜相位進行傅里葉變換

超短激光脈衝是相位差恆定的一系列不同頻率的光的疊加，因此只需知道各個波長的振幅和相位，就可以得到疊加出來的脈衝形貌。

相位不好測得話，可以根據系統材料色散和其他展寬壓縮色散來計算出各階色散量，得到各個頻率對應的相位，階數越多越精確。但是考慮到計算中的舍入誤差的影響，我們一般只算到4、5階。

原理很簡單，你用windows自帶的計算器計算

答案是：

要知道1fs^6 = 10^-90 s, 舍入誤差會很大，算出來結果很詭異。也沒必要。

比如一個光譜相位接近平坦的脈衝，這是它的時域波形、脈衝對比度、光電場振蕩波形、光譜強度與相位。

如果相位不平坦，比方說中心波長二三階仍是零，但光譜相位曲線比較大比較扭：

脈衝出現明顯的畸變，後沿出現飛秒尺度的子脈衝，對比度下降【2】。

不要小看脈衝畸變，還是挺牛逼的，一堆子脈衝浪費了你不少能量，峰值功率下降很多。

模擬過程：

1、讀取生成光譜強度譜線，換到頻域；

2、根據時域信號寬度決定採樣間隔，插值，添0；

3、添加相位群延遲，對頻域進行快速傅里葉逆變換；

4、取實部，得到時域脈衝波形。

原程序丟了，提供一點解決思路。加油~

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參考文獻：

【1】張志剛 《飛秒激光技術》第一章

【2】何鵬 博士畢業論文《高平均功率飛秒鈦寶石激光以及周期量級光脈衝的產生與控制》

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那是你在模擬的時候忘記了脈衝的啁啾，70nm對應的無啁啾脈衝就是你算那個值，但是你怎麼確定你的脈衝裡面是無啁啾的，你去找個frog把相位測測，再把相位項加進去，再模擬看看。

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