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锁模

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锁模最早是在He-Ne激光器内用声光调制器实现的,后在氩离子、二氧化碳、红宝石、钇铝石榴石等其他激光器中都用内调制方法实现了锁模。以后又出现了可饱和吸收染料锁模。随着锁模技术的发展,推动了超短脉冲测试技术的发展,后者反过来又推动了锁模技术的发展。1968年开始了横模锁定的研究,稍后又进行了纵横模同时锁定的探讨。70年代后开发了主动加被动、双锁模(损耗调制加相位调制)、锁模加调Q及同步锁模等技术的研究。最近又开发了碰撞锁模、自锁等新技术。本次主要讨论主动锁模、同步泵浦锁模、被动锁模等技术。

主动锁模

主动锁模采用的是周期性调制谐振腔参量的方法。其依据是,利用谐振腔内一个受外部信号控制的调制器,用一定的调制频率周期性地改变谐振腔的损耗或光程(振幅调制和相位调制)。当选择的调制频率与纵模的间隔相等时,对各个模的调制会产生边带,其频率与两个邻近纵模的频率一致。由于模之间的相互作用,使所有的模在足够强的调制下达到同步,各模将会发生相干叠加,形成锁模序列脉冲。

同步泵浦锁模

主动锁模是通过周期性调制谐振腔的损耗或光程来实现的。如果要通过周期性地调制谐振腔的增益来实现锁模,则可以采用一台主动锁模激光器的脉冲列泵浦另一台激光器来获得。这种方式就是同步泵浦锁模。这种方法的优点在于周期性泵浦时可以获得比泵浦脉冲宽度小得多的脉冲宽度。此外,在同步泵浦染料激光器中,产生的超短脉冲的频率在一定的波长范围内是连续可调的。

被动锁模

产生超短脉冲的另一种有效方法是被动锁模。此方法是把可饱和吸收体放在激光谐振腔内来实现的。可饱和吸收体是一种非线性吸收介质,它对激光频率有吸收跃迁的特性和较大的吸收截面。一旦激光器的辐射脉冲入射到这种吸收体,则吸收体分子吸收激光辐射,随着激光强度的增加,它的上能级粒子数也增加,当激光强度大于吸收体的饱和强度时,吸收体达到饱和,使强度最大的激光脉冲经受最小的损耗而自由通过它,从而得到很强的锁模脉冲。它类似于被动Q开关,但又有区别。被动锁模要求可饱和吸收体的上能级寿命特别短,同时放在腔内必须紧靠全反镜。