第三章 超短脈沖技術(shù)競賽

第三章超短脈沖技術(shù)競賽第一頁，共十二頁，2022年，8月28日第三章超短脈沖技術(shù)鎖模的原理和輸出特性鎖模的方法:主動鎖模，被動鎖模測量鎖模脈沖光的方法第二頁，共十二頁，2022年，8月28日3.1鎖模原理鎖模的目的一般多模激光器的輸出特性多模激光器縱模鎖定的輸出特性第三頁，共十二頁，2022年，8月28日一.目的

壓縮脈沖寬度,高峰值功率,Q開關(guān)激光器一般脈寬達10-8s-10-9s量級,如果再壓縮脈寬,Q開關(guān)激光器已經(jīng)無能為力,但有很多實際應(yīng)用需要更窄的脈沖.例:1.激光測距，為了提高測距的精度,則脈寬越窄越好.2.激光高速攝影.為了拍照高速運動的物體,提高照片的清晰度,也要壓縮脈寬.3.對一些超快過程的研究,激光核聚變,激光光譜,熒光壽命的測定,非線性光學(xué)的研究等需窄的脈寬.第四頁，共十二頁，2022年，8月28日二.多模激光器的輸出特性.

未鎖模的連續(xù)激光器輸出的是連續(xù)的激光。多縱橫，主要討論各模之間的關(guān)系，把每一模式的光波做為一束光來處理?？v模頻率頻率間隔

式中L－光學(xué)長度q－縱模序數(shù)

假定在激光器工作物質(zhì)凈增益線寬內(nèi)超過閾值的縱模－即在腔內(nèi)振蕩的模式有2N＋1個?？v模表示式

式中和分別是第q模的角頻率和相位，－第q模的電場振幅，q－激光器內(nèi)2N＋1個振蕩模中第q個縱模數(shù)，而不是縱模序數(shù)。第五頁，共十二頁，2022年，8月28日1.激光器輸出特性①各振蕩模的振幅和相位無規(guī)則分布

---中心頻率處的振幅大，遠離中心小，且它們之間變化無規(guī)律。

---各模的初相位，在之間分布，或 常數(shù)。對于不同的時間，每個模的振幅和相位也有變化，隨時間漂移。第六頁，共十二頁，2022年，8月28日圖3.1-2非鎖模和理想鎖模激光器的信號結(jié)構(gòu)模,(a)-非鎖模,(b)-理想鎖模第七頁，共十二頁，2022年，8月28日②輸出的光強是各個縱模無規(guī)疊加。輸出的光強是各縱模光強的無規(guī)疊加，接收到的光強是時間的平均值。第八頁，共十二頁，2022年，8月28日總光強的平均值是各縱模光強之和的1/2。

相位分布對輸出光強有影響的，不同，各模不相干。 假定在一般激光器中設(shè)法使相鄰兩縱模間的位相固定。相位有規(guī)律。 常數(shù)由于各相鄰模之間的頻率間隔是固定的，<縱模條件>各模的振動方向（偏振光）或振動方式（自然光）對于一定激光器是相同的。各振蕩模具備了上述三個條件，各模光波變成相干波。因此輸出的光波可能是一序列的脈沖形式。對于每一脈沖來說，脈寬窄了，峰值功率大大增加，鎖相激光器－鎖模。第九頁，共十二頁，2022年，8月28日2.鎖模要使各模變成時間相干波，需要具備三個條件，而各縱模頻率間隔相等并固定 ，各模振動方向或方式相同--激光器固有性質(zhì)，只要使各相鄰模之間具有固定的相位關(guān)系即： 常數(shù)鎖模：即是使各相鄰模之間的相位固定，使各模變成時間相干波。注意：每一模式看成一束光波。 對于多模激光器，包括多個縱模，橫模，模式不同類型不同。第十頁，共十二頁，2022年，8月28日3.鎖模的類型（激光器縱模橫模）(1)縱模鎖定指同一橫模中不同縱模之間的鎖定，一般采用基橫模中不同的縱模， ，q是縱模序數(shù)，這種縱模鎖定理論成熟，應(yīng)用廣。經(jīng)過縱模鎖定后，激光器輸出的是脈寬在fs或更窄as量級的一序列脈沖。(2)橫模鎖定指的是同一縱模不同橫模鎖定。在中，q--固定值，m、n是變化的。如果是圓對稱橫模，輸出的光束是一個其橫向強度分布圖是高斯型的基橫模的形狀，但光束半徑周期性變化。(3)縱橫模同時鎖定 對于，m、n、q變化。輸出的光束，無論在軸向或橫向，光都被限制在一個小的空間范圍內(nèi)，這一