在現(xiàn)代光學領域，激光器鎖模技術是一項具有重要意義的關鍵技術。它為實現(xiàn)超短脈沖激光的產(chǎn)生提供了基礎，廣泛應用于材料科學、生物醫(yī)學、通信等眾多領域。

激光鎖模是一種巧妙的技術，可以產(chǎn)生超短脈沖的光。標準連續(xù)波（CW）激光器發(fā)出恒定的輸出光束，而鎖模激光器會產(chǎn)生一系列超短脈沖，其持續(xù)時間可以達到飛秒量級（10-15秒）或皮秒（10-12秒）。這些特殊的時間尺度通過跨學科應用開啟了超快科學和技術領域。

激光鎖模的分類

鎖模技術主要分為兩大類：主動鎖模和被動鎖模。

主動鎖模：需要周期性地調(diào)制激光器諧振腔的損耗或光程，通常通過聲光調(diào)制器、電光調(diào)制器等有源器件實現(xiàn)。主動鎖模產(chǎn)生的脈沖寬度通常在皮秒量級。主動鎖模激光器的脈沖重復頻率可以通過外部調(diào)制信號精確控制。

被動鎖模：不依賴外部信號，而是利用激光器內(nèi)部的非線性光學元件（如飽和吸收體）實現(xiàn)鎖模。被動鎖模可以產(chǎn)生更短的脈沖，達到飛秒量級。被動鎖模技術中，常用的飽和吸收體包括染料盒、半導體可飽和吸收鏡（SESAM）等。這些吸收體具有在強光下吸收率降低的特性，有助于形成超短脈沖。被動鎖模激光器的穩(wěn)定性和鎖模的發(fā)生率可能低于主動鎖模激光器。

激光鎖模的基本原理

通過某種方式使激光器中振蕩的多個縱模（即不同頻率的激光模式）之間保持固定的相位關系，從而使這些模式相干地疊加在一起，形成超短的光脈沖。鎖模激光器的輸出脈沖寬度通常在皮秒到飛秒量級，峰值功率遠高于平均功率。激光器鎖模技術通過巧妙地控制和鎖定縱模的位相，成功實現(xiàn)了超短脈沖激光的產(chǎn)生。激光鎖模取決于在激光腔固有的縱模之間建立固定的相位關系或相干性。這種周期性的建設性干涉以短脈沖的形式產(chǎn)生強烈的光爆發(fā)。

激光鎖模的基本理論

在激光腔中，兩個向相反方向移動的光波的相互作用會產(chǎn)生駐波，形成一組稱為縱向模式的離散頻率。當模態(tài)間距為 Δν 時，這些模態(tài)可以根據(jù)它們的相位關系進行破壞性或建設性干擾。

（其中 c 是光速，L 是諧振器長度）

當同相時，相長干涉會導致超短脈沖的產(chǎn)生，即激光鎖模，脈沖間隔由往返時間決定：

脈沖持續(xù)時間取決于在相位 （N） 中振蕩的模式數(shù)量和每個脈沖的形狀。表現(xiàn)出高斯時間形狀的脈沖的最小脈沖持續(xù)時間 （Δt） 由下式給出：

其中 0.441 表示脈沖的“時間帶寬積”，它因脈沖形狀而異。對于超短脈沖激光器，通?？紤]雙曲正割平方 （sech2） 脈沖形狀，產(chǎn)生時間帶寬積 0.315。

產(chǎn)品說明