介绍了锁模激光器中主动锁模的原理,介绍了主动锁模的几种方法。
锁模激光器的主动锁模
常见的有源锁模技术将驻波电光调制器置于激光腔中。当用电信号驱动时,这会产生腔内光的正弦幅度调制。在频域中考虑到这一点,如果模式具有光频率 ν 并在频率 f 处进行幅度调制,则所得信号在光频率 - f 和 + f 处具有边带。如果调制器以与腔模式间隔 相同的频率驱动,则这些边带对应于与原始模式相邻的两个腔模式。由于边带被同相驱动,中心模式和相邻模式将被锁相在一起。调制器在边带上的进一步操作会锁定 - 2f 和 + 2f 模式的相位,依此类推,直到增益带宽中的所有模式都被锁定。如上所述,典型的激光器是多模的,并且没有根模播种。因此需要多种模式来确定使用哪个阶段。在应用了这种锁定的无源腔中,无法转储原始独立相给出的熵。这种锁定更好地描述为耦合,导致复杂的行为和不干净的脉冲。由于幅度调制的耗散性质,耦合只是耗散的。否则,相位调制将不起作用。
这个过程也可以在时域中考虑。振幅调制器对在腔镜之间反射的光起到弱“快门”的作用,当它“关闭”时衰减光,当它“打开”时让它通过。 如果调制速率 f 与腔体往返时间同步,则单个光脉冲将在腔体中来回反弹。 调制的实际强度不必很大; 当“关闭”时衰减 1% 的光的调制器将实现锁模,因为光的同一部分在穿过腔体时会反复衰减。与这种振幅调制 (AM) 相关的主动锁模是频率调制 (FM) 锁模,它使用基于声光效应的调制器设备。 该设备在放置在激光腔中并由电信号驱动时,会在通过它的光中引起小的、正弦变化的频移。 如果调制频率与腔体的往返时间相匹配,那么腔体中的一些光的频率会重复上移,而一些会重复下移。 在多次重复之后,上移和下移的光被扫出激光器的增益带宽。 唯yi不受影响的光是当感应频移为零时通过调制器的光,它形成了一个窄的光脉冲。
主动锁模的第三种方法是同步锁模或同步泵浦。 在这种情况下,激光器的泵浦源(能量源)本身被调制,有效地打开和关闭激光器以产生脉冲。 通常,泵浦源本身就是另一个锁模激光器。 该技术需要精确匹配泵浦激光器和驱动激光器的腔长。
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