在現(xiàn)代光學(xué)領(lǐng)域,激光器鎖模技術(shù)是一項具有重要意義的關(guān)鍵技術(shù)。它為實現(xiàn)超短脈沖激光的產(chǎn)生提供了基礎(chǔ),廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、通信等眾多領(lǐng)域。
激光鎖模是一種巧妙的技術(shù),可以產(chǎn)生超短脈沖的光。標(biāo)準(zhǔn)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(xué)科應(yīng)用開啟了超快科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域。
激光鎖模的分類
鎖模技術(shù)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(fù)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(xué)元件(如飽和吸收體)實現(xiàn)鎖模。被動鎖??梢援a(chǎn)生更短的脈沖,達到飛秒量級。被動鎖模技術(shù)中,常用的飽和吸收體包括染料盒、半導(dǎo)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(guān)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(shù)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(guān)系或相干性。這種周期性的建設(shè)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(dāng)模態(tài)間距為 Δν 時,這些模態(tài)可以根據(jù)它們的相位關(guān)系進行破壞性或建設(shè)性干擾。
(其中 c 是光速,L 是諧振器長度)
當(dāng)同相時,相長干涉會導(dǎo)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
皮秒激光器 低噪聲皮秒激光器
UPL系列皮秒激光器<10ps>30mW UPL系列皮秒激光器系列產(chǎn)品在標(biāo)稱的溫度范圍和使用壽命內(nèi)都可以實現(xiàn)7/24免維護運轉(zhuǎn)。 UPL系列激光器在10 °C - 40 °C的環(huán)境溫度內(nèi)可以保證持續(xù)運行而不發(fā)生間歇脈沖丟失、鎖模中斷或者在不同的環(huán)境溫度下啟動困難。 UPL系列激光器可以產(chǎn)生具有時間和光譜純度及穩(wěn)定性的無本底和變換極限脈沖,而且沒有自發(fā)輻射放大(ASE)本底噪聲。 產(chǎn)品特征: 按鍵式操作的可用性:無需計算機,無隱藏重啟按紐或調(diào)整把手或螺絲,保證7天24小時免維護運轉(zhuǎn); 使用像筆記本一樣的5V/24V電源,激光器和電源均為被動空氣冷卻,無需冷卻裝置、無需強制風(fēng)冷、無需長預(yù)熱時間; 高質(zhì)量光譜和時間脈沖形狀:無本底和子脈沖,光譜非常干凈,中心波長、帶寬和光譜形狀可重復(fù); 極低的振幅 (RIN) 和相位噪聲 (時間抖動); 無ASE本底噪聲 (無內(nèi)置光學(xué)放大器); 均方根 振幅噪聲 < 0.1 %(超過1 小時工作時間); 均方根 時間抖動 < 100 fs [100 Hz - 1 MHz] (自由運轉(zhuǎn)); 均方根 時間抖動 < 35 fs [10 Hz - 1 MHz] (要求有同步選項); 脈沖重復(fù)頻率漂移 < 10 Hz 超過1小時工作時間 (自由運轉(zhuǎn))。 應(yīng)用領(lǐng)域: 用于放大器的種子光源 材料加工 超連續(xù)譜產(chǎn)生 國土安全 遙感,激光雷達 光譜學(xué) 研發(fā) 選項 外部時鐘同步 重復(fù)頻率可調(diào) 泵浦功率控制用的簡單電子接口 二倍頻和三倍頻 多種附件 技術(shù)參數(shù): GENKI Model | -10 | -15 | -10HPNd | -10HPYb | 中心波長 | 1064nm | 1530-1575 nm | 1064 nm | 1030 nm | 脈寬 | < 10ps | < 5ps | < 10ps | < 7ps | 平均輸出功率 | > 15mW | > 100 mW | > 0.8W | > 1 W | 重復(fù)頻率 | 40, 50, 75, 80 MHz (+/- 200 kHz) | 40, 50 MHz (+/- 200 kHz) | 光譜帶寬 | < 0.3 nm | < 5 nm | < 0.6 nm | < 0.9 nm | 偏振 | 線性 | 線性 | 輸出光束類型 | 光纖輸出(光纖類型Panda PM,光纖連接器FC)/自由光輸出 | 自由光輸出 | 幅值噪聲(24小時) | < 0.2 % rms,<0.5% pk-pk | < 0.4 % rms,<1% pk-pk | 預(yù)熱時間 | < 10 minutes | < 15 minutes | 工作溫度 | 10 – 40℃ | 15 - 35℃ | 存儲溫度 | -15 - 65℃ | -15 - 65℃ | 激光頭尺寸 | 306 x 112 x 54 mm3 | 230 x 195 x 54 mm3 | 電源要求 | 90 - 264 VAC, 47 - 63 Hz |
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