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　　从图2可以看出，在脉冲宽度相同情况下，不同入射功率时，自由载流子损耗系数随时间的变化趋势相同。在脉冲前沿前期的大部分时间内（-4Top～-0.3Top），载流子吸收损耗系数随脉冲光强的增长十分缓慢；在脉冲前沿的后阶段（-0.3Top～0），自由载流子吸收损耗系数随光强迅速增长，当脉冲幅度达到最大时（t=0时刻），载流子损耗系数增长至最大值的63.8%；而在脉冲后沿阶段，随着脉冲幅度减小，载流子吸收损耗系数先继续增长，在t=0.701Top时刻，达到最大值，然后缓慢下降。由于自由载流子吸收损耗在脉冲前沿的大部分时间内处于较低水平，而在脉冲后沿大部分时间内维持较高值，对脉冲前沿的吸收损耗较小而脉冲后沿因吸收较大而得到很大衰减，从而导致整个脉冲压缩。由于自由载流子吸收损耗主要发生在脉冲后沿，因而这种脉冲压缩是非对称的，整个脉冲中心将会前移。

　　同时从图2可以看出，当脉冲宽度一定时，脉冲峰值功率对双光子吸收及自由载流子吸收损耗具有决定作用，从而影响脉冲在硅基纳米波导中的整形效果。脉宽为100Ps、峰值功率为10W～50W高斯脉冲在硅基纳米波导中传输10mm距离过程中3dB脉冲宽度演变情况如图3。

　　从图3可以看出，五种不同入射功率情况下，只有当入射功率为10W时，3dB宽度随传输距离的增加由1Top缓慢增大，在传输距离2.96mm处达到最大值1.23Top，然后缓慢压缩至1.207Top。其他四种功率入射时，先经历一个不同距离的迅速增长过程，然后进入快速下降过程，即脉冲先经历快速展宽后又进入快速压缩阶段。当入射功率越大，双光子吸收效应越强，脉冲前期展宽也越快，脉冲宽度迅速增至最大值；同时，由于自由载流子密度越大，自由载流子吸收效应越强，脉冲宽度衰减也越快。随着传输距离继续增加，3dB脉冲宽度则又进入缓慢增长过程，即脉冲再次经历缓慢展宽过程。对于入射功率为50W时（图3中红实线），在前0.247mm传输距离中，3dB脉冲宽度经历了快速增长过程，在0.247mm处达到最大值1.44Top，脉冲展宽比为44%；然后进入快速下降阶段，于5.33mm距离处降至0.6392Top，这时脉冲压缩比达36.1%。

　　图4给出了上述五种不同入射功率脉冲在传输距离10mm处的输出脉冲波形。图4表明，随着入射脉冲功率增加，输出脉冲宽度越小，脉冲压缩程度越大。由于自由载流子吸收主要发生在脉冲后沿时间段，因此，自由载流子吸收引起脉冲压缩同时也使得整个脉冲中心前移，且入射功率越大，前移量就越大。同时，由于脉冲后沿期间的自由载流子吸收强度有限，导致输出脉冲后沿出现明显基座。

　　3结论

　　当同时考虑皮秒脉冲在硅基纳米波导中传输时的双光子吸收和自由载流子吸收时，双光子吸收效应会引起脉冲展宽，而自由载流子吸收效应则导致脉冲压缩，脉冲的最终形状则决定于二者的综合作用效果。由于该过程除了与硅基纳米波导本身的结构有关外，还与脉冲宽度、峰值功率和传输距离等因素相关。因此，在实际应用之前，前期的数值模拟显得尤为重要，它为后期的实际应用提供了可靠的理论参考。

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