锁模技术是使用适当方法,让器中发生振荡的各个模之间建立稳定的相位关系,发生相位“干涉”,形成脉冲宽度极窄、功率极高的的技术.
常 用的器增益宽度都比较宽,在其频率范围内可同时容纳许多个模,而且它们当中有不少会同时达到振荡条件.这些振荡模不仅在频率上有些差别,振荡相位 也彼此没有关联.这些振荡步伐不划一的光波混杂在一起,总的光辐射强度分布便呈现无规则起伏状态.器输出的光强实际上是各个振荡模强度按时间平均的统 计平均值.因此,脉冲展得比较宽,得到的功率也不会很高.
图3-7(a)是三个振荡模v1,v2,v3独立行动的状态,因为它们的相位彼此不一致,结果是总体光强体现不出规则的变化.如果各个模的相位保持稳定的关系,如图(b)那样,就会出现在A,B,C等地方三个模的光振动波峰相叠加,总的光波振幅为单个模的三倍,而在其它地方,则因为出现波峰、波谷相遇,光振动彼此抵消,总的光波振幅很小.这么一来,我们就可获得一列振幅高低差别悬殊、波形重复出现的光波,或者说得到一列功率很高、脉冲重复出现的光脉冲序列.
假定器同时发生振荡的模有n个,那么,锁模后得到的光脉冲宽度将缩窄为自由振荡时的1/n,而功率提高n倍,对于钕玻璃器,变化的倍数可达104倍.所以自从第一台器研制成功后,就注意使振荡模之间的相位关系稳定,以提高的功率.
使 各个振荡模相位关系稳定一致的基本做法是:在共振腔内放置象信号发生器那样的“主动”外激励调制器(现在常用的有电光调制器、声光调制器),或者放可饱和 吸收染料这样的“被动”调制器.相应地将前一种称为主动锁模,后一种称为被动锁模.下面以主动锁模为例,说明锁模的工作原理.
用频率fi驱动放在共振腔内的那只主动调制器工作,同时让最靠近增益峰值频率vm的模开始振荡.受调制器的作用,这个模的电磁场通过调制器之后将形成频率分别为vm+fi和vm-fi的边带.如果驱动频率fi等于两个纵模的频率间隔(数值等于c/2l,c为光速,l为共振腔腔长),那么,vm带将通过两个边带的“搭桥”与和它相邻近的两个模发生耦合,三者建立了振荡相位关系.当频率vm±fi的边带通过调制器时,又产生频率

