激光鎖模

這是因?yàn)橐慌_自由運(yùn)轉(zhuǎn)的激光器中往往會(huì)有很多個(gè)不同模式或頻率的激光脈沖同時(shí)存在，而只有在這些激光模式相互間的相位鎖定時(shí)，才能產(chǎn)生激光超短脈沖或稱鎖模脈沖。實(shí)現(xiàn)鎖模的方法有很多種，但一般可以分成兩大類：即主動(dòng)鎖模和被動(dòng)鎖模。主動(dòng)鎖模指的是通過由外部向激光器提供調(diào)制信號的途徑來周期性地改變激光器的增益或損耗從而達(dá)到鎖模目的；而被動(dòng)鎖模則是利用材料的非線性吸收或非線性相變的特性來產(chǎn)生激光超短脈沖。

 目前,最為廣泛使用的一種產(chǎn)生飛秒激光脈沖的克爾透鏡鎖模（Kerr Lens mode locking)技術(shù)是一種獨(dú)特的被動(dòng)鎖模方法?？茽柾哥R鎖模實(shí)際上是利用了材料的折射率隨光強(qiáng)變化的特性使得激光器運(yùn)轉(zhuǎn)中的尖峰脈沖得到的增益高出連續(xù)的背景激光增益，從而最終實(shí)現(xiàn)短脈沖輸出。

一臺激光器實(shí)現(xiàn)鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)后，在通常情況下，只有一個(gè)激光脈沖在腔內(nèi)來回傳輸，該脈沖每到達(dá)激光器的輸出鏡時(shí)，就有一部分光通過輸出鏡耦和到腔外。因此，鎖模激光器的輸出是一個(gè)等間隔的激光脈沖序列。相鄰脈沖間的時(shí)間間隔等于光脈沖在激光腔內(nèi)的往返時(shí)間，即所謂腔周期。一臺鎖模激光器所產(chǎn)生的激光脈沖的寬度是否短到飛秒量級主要取決于腔內(nèi)色散特性、非線性特性及兩者間的相互平衡關(guān)系。而最終的極限脈寬則受限于增益介質(zhì)的光譜范圍。

衡量一臺飛秒激光器的重要技術(shù)指標(biāo)為：脈沖寬度、平均功率和脈沖重復(fù)頻率。此外，還有譜寬與脈寬積，脈沖的中心波長，輸出光斑大小，偏振方向等。脈沖重復(fù)頻率實(shí)際上告訴我們了激光脈沖序列中兩相鄰脈沖間的間隔。由平均功率和脈沖重復(fù)頻率可求出單脈沖能量，由單脈沖能量和脈沖寬度可求出脈沖的峰值功率。