色散结果
本章覆盖四个色散结果页面:Phase φ(λ)(相位)、Group Delay (GD)(群延迟)、Group Delay Dispersion (GDD)(群延迟色散)和 Differential Group Delay (DGD)(差分群延迟)。这些页面表征薄膜堆如何改变透射或反射脉冲的时间结构。
适用场景:
- 评估镀膜设计的光谱相位分布,
- 通过 GDD 量化脉冲展宽,
- 通过 DGD 评估偏振模色散。
示例配置
以下截图展示用于生成本章色散结果的结构与光学参数配置:


启用条件
四个色散页面共享相同的激活要求:
| 条件 | 要求 |
|---|---|
| 波长模式 | Sweep |
| 层相干性 | 所有启用层都必须是相干的 |
| Average 模式 | 不兼容 |
| 探测器选择 | Optics 页面 Dispersion 区域中至少启用了 Phase、GD、GDD、DGD 之一 |
若任一条件不满足,对应结果页将没有数据。配置详情参见光学参数 — 色散探测器。
结果控件
每个色散结果页面提供用于选择显示通道的控件:
| 控件 | 选项 | 适用范围 |
|---|---|---|
Transfer Mode(传输模式) | Reflection、Transmission | 全部四个指标 |
Polarization(偏振) | S Light、P Light | 仅 Phase、GD、GDD |
Unwrap Phase(相位展开) | 开 / 关(复选框) | 仅 Phase |
对于 DGD,Polarization 选择器不显示,因为该量定义为 P 与 S 通道之差(GD(P) - GD(S))。
Phase φ(λ)(相位)
Phase 页面显示反射或透射系数的复相位随波长的变化。相位值单位为弧度(rad)。
Unwrap Phase 开关控制是否启用相位展开。启用时,相位曲线连续,无 2π 跳变;关闭时,显示原始包裹相位。
相位数据包含四个通道:reflection_s、reflection_p、transmission_s、transmission_p。使用 Transfer Mode 和 Polarization 控件选择显示通道。

Group Delay / GD(群延迟)
群延迟是光谱相位对角频率的一阶导数:
单位为飞秒(fs)。GD 表示以波长 λ 为中心的窄带脉冲经历的时间延迟。
GD 通过数值微分计算。Optics 页面的 Numerical Quality 设置控制内部采样密度,影响 GD 曲线的平滑度和精度。

Group Delay Dispersion / GDD(群延迟色散)
群延迟色散是光谱相位的二阶导数:
单位为 fs²(飞秒平方)。GDD 量化脉冲通过薄膜堆后的展宽程度。正 GDD 引起正常(正)啁啾;负 GDD 引起反常(负)啁啾。
由于多了一步微分,GDD 比 GD 需要更多的输出点以获得稳定结果。建议最少 20 个波长点。

Differential Group Delay / DGD(差分群延迟)
DGD 测量两个正交偏振态之间的群延迟差:
单位为飞秒(fs)。DGD 是偏振模色散(PMD)的度量。较大的 DGD 表示 S 偏振和 P 偏振脉冲分量到达时间不同,这在偏振敏感系统中会降低信号质量。
由于 DGD 定义为 P 和 S 之差,此页面不显示 Polarization 选择器。仅提供 Transfer Mode(Reflection / Transmission)。

可信波长范围
对于 GD、GDD 和 DGD,数值微分过程会在波长范围边界产生边缘伪影。求解器在结果元数据中报告一个可信波长范围。
结果页面顶部的提示栏显示可信范围:
可信波长范围:{from}-{to} nm。低可信边界点已被省略。
超出此范围的点从图表和数据表中排除。为最大化可信范围,使用比关注区域更宽的波长扫描范围。
Phase 不需要微分,因此没有可信范围限制。
扫描行为
色散结果遵循与其他结果页相同的图表/数据表显示规则:
| 扫描条件 | 显示行为 |
|---|---|
| 无扫描(单次运行) | 以波长为横轴的图表 |
| 单参数扫描 | 以扫描参数为副轴的二维图表 |
| 双参数扫描(非标量) | 强制切换为数据表 |
| 标量波长结果且扫描参数 > 3 | 强制切换为数据表 |
| 非标量波长结果且扫描参数 > 2 | 强制切换为数据表 |
当图表或数据表超出数据量阈值时,显示大数据警告和 CSV 导出选项。
基准用法
首次色散测量建议流程:
- 将波长模式设为
Sweep,范围覆盖关注区域并留有余量(例如400 ~ 900 nm,步长1 nm)。 - 确认所有层都是相干的。
- 至少启用
Phase和GDD。 - 保持
Numerical Quality为Medium。 - 运行,然后检查 Phase 和 GDD 页面。
- 若 GDD 噪声过大,将
Numerical Quality提高到High或应用PCHIP插值。
理论背景参见色散理论。