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激光锁模技术原理

时间:2009-03-02 13:48来源: 作者: 点击:
产生激光超短脉冲的技术常称为锁模技术 (modelocking)。这是因为一台自由运转的激光器中往往会有很多个不同模式或频率的激光脉冲同时存在,而只有在这些激光模式相互间的相位锁定
      产生超短脉冲的技术常称为锁模技术 (mode locking)。这是因为一台自由运转的器中往往会有很多个不同模式或频率的脉冲同时存在,而只有在这些模式相互间的相位锁定 时,才能产生超短脉冲或称锁模脉冲。实现锁模的方法有很多种,但一般可以分成两大类:即主动锁模和被动锁模。主动锁模指的是通过由外部向器提供调 制信号的途径来周期性地改变器的增益或损耗从而达到锁模目的;而被动锁模则是利用材料的非线性吸收或非线性相变的特性来产生超短脉冲。

     目前,最为广泛使用的一种产生飞秒脉冲的克尔透镜锁模(Kerr Lens mode locking)技术是一种独特的被动锁模方法。科尔透镜锁模 实际上是利用了材料的折射率随光强变化的特性使得器运转中的尖峰脉冲得到的增益高出连续的背景增益,从而最终实现短脉冲输出。

     一台器实现锁模运转后,在通常情况下,只有一个脉冲在腔内来回传输,该脉冲每到达器的输出镜时,就有一部分光通过输出镜耦和到腔外。因此,锁 模器的输出是一个等间隔的脉冲序列。相邻脉冲间的时间间隔等于光脉冲在腔内的往返时间,即所谓腔周期。一台锁模器所产生的脉冲的宽度 是否短到飞秒量级主要取决于腔内色散特性、非线性特性及两者间的相互平衡关系。而最终的极限脉宽则受限于增益介质的光谱范围。

    衡 量一台飞秒器的重要技术指标为:脉冲宽度、平均功率和脉冲重复频率。此外,还有谱宽与脉宽积,脉冲的中心波长,输出光斑大小,偏振方向等。脉冲重复频 率实际上告诉我们了脉冲序列中两相邻脉冲间的间隔。由平均功率和脉冲重复频率可求出单脉冲能量,由单脉冲能量和脉冲宽度可求出脉冲的峰值功率。

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