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能源環(huán)境新聞

光纖激光器產(chǎn)生超短光脈沖采用的技術(shù),調(diào)Q和鎖模

星之球科技 來源:廣州翔聲激光科技有限公2012-01-03 我要評論(0 )   

光纖激光器產(chǎn)生超短光脈沖采用的技術(shù)通常有兩種:調(diào)Q技術(shù)和鎖模技術(shù)。調(diào)Q技術(shù)雖然可以使 光纖激光器在整個增益譜的寬范圍內(nèi)產(chǎn)生波長可調(diào)的高峰值功率(大于1kW)脈...

光纖激光器產(chǎn)生超短光脈沖采用的技術(shù)通常有兩種:調(diào)Q技術(shù)和鎖模技術(shù)。調(diào)Q技術(shù)雖然可以使

光纖激光器在整個增益譜的寬范圍內(nèi)產(chǎn)生波長可調(diào)的高峰值功率(大于1kW)脈沖,但這種

脈沖的寬度相對較寬。而鎖模技術(shù)加上脈沖壓縮技術(shù)則可以產(chǎn)生比100fs更短的光脈沖。

以下我們就來分析鎖模技術(shù)的原理。

光纖激光器通常具有大的增益帶寬(大于30nm)和相對小的縱模間隔(小于100MHz)。

因此,它在工作時同時會有大量的縱模落在增益帶寬內(nèi)。如果模式間的頻率間隔用△υ表示,

那么△υ=c/LOPT這里LOPT是光在激光器腔內(nèi)環(huán)行一周的光程長度,c為光速。

總的光場可寫成:

Et?。剑牛恚澹穑煟?phi;m-iωmt  (1)

式中Em、φm和ωm分別是2M+1個模式中某一特定模式的幅度、相位和頻率。

如果所有模式互相獨(dú)立地工作,它們具有相同的幅度:Em=E0,它們間的相位關(guān)系不固定,

則總光強(qiáng)2中的相干項(xiàng)平均值為零,2=(2M+1)E20。 激光刻章機(jī) 激光雕刻機(jī)

鎖模是發(fā)生在各種縱模的相位同步的情況下。此時,在任意兩個相鄰模式間的相位差被鎖定為一常數(shù)φ,

即φm-φm-1=φ。這樣,相位關(guān)系可表達(dá)為φm=mφ+φ0。模式頻率ωm=ω0+2mπ△υ。

如果我們把這些關(guān)系式應(yīng)用到式1 中,并且為簡化起見假設(shè)所有模式有相同的幅度E0,

則其總光強(qiáng)為:

2=sin22M+1 π△υt+φ/2E20/
sin2π△υt+φ/2 

由此可見,總光強(qiáng)2是一個時間的周期函數(shù),其周期τr=1/△υ,這正是光在激光器腔內(nèi)環(huán)行

一周的時間。激光器以脈沖串的形式輸出,兩個相鄰脈沖間的時間間隔為τr。解釋這個結(jié)果有

一個簡單的辦法:一個單一脈沖在激光器腔內(nèi)循環(huán),與此同時其中一小部分能量在每次脈沖到

達(dá)輸出端耦合器的時刻輸出。 激光刻章機(jī) 激光雕刻機(jī)

脈沖寬度τp可由式(2)估算:τp=[(2M +1)△υ-1。其中(2M+1)△υ代表

所有相位鎖定模式的總帶寬。由此可見,脈沖寬度與相位同步的各個縱模所占的光譜帶寬成反比,

由式(2)可知,脈沖光強(qiáng)的極大值2max=(2M+1)2E20,因此,鎖模激光器

輸出脈沖的峰值強(qiáng)度為同一激光器未鎖模時平均光強(qiáng)的2M+1倍。

 

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