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4.7激光锁模技术——激光原理课件PPT

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激光原理绪论PPT课件

激光原理绪论PPT课件
26
1963年建立了激光的半经典理论。 对激光的频率特性和功率特性进行了比较完 善的探讨。
1964年研制成了 氩离子（A+r）离子气体激光器 二氧化碳气体激光器 化学激光器（HF氟化氢） 掺钕的钇铝石榴石固体激光器
1965年实现了铌酸锂光学参量振荡器，借助 半经典理论预言了锁模效应的存在。
27
1966年研制成了固体锁模激光器,获得了超短脉冲 1970年研制成了准分子激光器 1977年研制成了红外波段的自由电子激光器 1984年研制出光孤子激光器
如今形形色色的激光器据统计，已有数百种之多
29
该领域的有关诺贝尔奖
1964: Townes, Basov, Prokhorov, 微波激射器和激光器的发明
1981:哈佛大学的布隆姆贝根和斯坦福大学的肖洛 , 激光光谱学 1997: 朱隶文等三人, 激光冷却和陷俘原子
说明: 朱隶文系美籍华人, 1948年生于密苏里州,其父台湾中央研究
很久以前，有人幻想一种“死光武器”的出现。在 古希腊，阿基米德利用巨大的反光聚焦镜摧毁了入 侵者的兵舰，但那时的船还是由木头做的。
现代的激光让人们有可能实现古代的梦想，制造出 可以摧毁一切的激光武器。
美国现在全力研制的“星球大战”防卫体系，所依 赖的重要一环就是用激光束来击毁入侵的导弹。可 以设想，一枚载着核弹头的导弹在强激光的照射下 会迅速化为一阵烟雾消散在空中，这该是多么神奇 的事！
31
在基础研究和关键技术方面、一系列新概念、新方法 和新技术（如腔的Q突变及转镜调Q、行波放大、自 由电子振荡辐射等）纷纷提出并获得实施，其中不少 具有独创性。
1964年，我国第一所，也是当时世界上第一所激光技 术的专业研究所——中国科学院上海光学精密机械 研究所（简称“上海光机所”）成立

《激光的基本原理》课件

《激光的基本原理》课件

利用光子学技术，可以实现高灵敏度、高分辨率的医学成 像和诊断。同时，光子学技术还可以用于生物科学研究， 如荧光共振能量转移等技术可以用于研究生物分子间的相 互作用和动力学过程。此外，光子学技术还可以用于光热 治疗、光动力治疗等领域，为癌症治疗等提供新的手段。
THANKS
感谢观看
详细描述
超快激光技术可以用于超快光谱学、 超快成像等领域，为物质科学研究提 供新的工具。同时，超快激光技术还 可以用于微纳加工、光刻等领域，提 高加工精度和效率。
光子晶体激光器的研究与应用
总结词
光子晶体激光器是一种新型的激光器件，具 有高效率、高稳定性等优点，在光通信、光 计算等领域具有广阔的应用前景。
随着技术的进步和应用需求的不断增长，激光技术逐渐拓展 到工业、医疗、通信、军事等领域，成为现代科技的重要组 成部分。
激光的重要性和应用领域
激光具有高亮度、高方向性、高单色 性和高相干性等优点，因此在科学研 究、工业生产、医疗卫生、军事等领 域有广泛的应用。
此外，激光还在通信、测量、军事等 领域中发挥着重要的作用，有力地推 动了科学技术的发展和社会进步。
1960年，美国物理学家梅曼发明了第一台红宝石激光器，标志着激光技 术的诞生。
激光的英文名称是“Laser”，是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写，意为“受激发射光放大”。
激光的发展历程
激光技术经历了从初步实现到逐步成熟的发展过程，各种不 同类型的激光器也不断涌现，如气体激光器、固体激光器、 液体激光器和半导体激光器等。
例如，在工业领域中，激光可以用于 打标、切割、焊接、热处理等；在医 疗领域中，激光可以用于治疗眼科疾 病、皮肤病、口腔疾病等。

4.7 锁模原理 激光原理及应用 [电子教案]电子课件

4.7 锁模原理 激光原理及应用 [电子教案]电子课件

的
基
3.设腔内有q＝-N，-(N-1)，……0，……(N-1)，N共(2N+1)个模式，又设相邻模
本 技
式的圆频率之差 Ωc L，则 q 0 q
N
术
E(t) Eqexi(p 0[qΩ )tq]
N
4. 如各模式的振幅相等，Eq=E0，初位相相同且为q=0，则
§.
4
7 激 光
E(t)EqNeiqtei0t N
4 7 激 光 锁 模 技 术
§.
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4.7.2 主动锁模
第
2. 相位内调制锁模
四➢如果在谐ຫໍສະໝຸດ 腔中插入一个电光位相调制器，也可达到锁模的目的。设光振幅
章
不变，位相以频率 ν m 变化，即
激
E (t) E 0 c2 oν 0 ts (s2 iν n m t)
光
4.7.1 锁模原理
第
1. 非均匀增宽激光器中某一纵模电矢量大小可写成 Eq(t)Eqei(qtq)
四 章
则总的输出为 E(t)
Eei(qtq) q
，各纵模为非相干叠加。
q
激 2. 锁模技术让谐振腔中可能存在的纵模同步振荡，让各模的频率间隔保持相等并
光 使各模的初位相保持为常数，激光器输出在时间上有规则的等间隔的短脉冲序列。
的
E (t) E 0 [J 0 ()c2 o ν 0 ts J 1 ()c2 o (ν 0 s ν m )t J 1 ()c2 o (ν 0 s ν m )t
基
J 2 ()c2 o (ν 0 s 2 ν m )t J 2 ()c2 o (ν 0 s 2 ν m )t J 3 ()c2 o (ν 0 s 3 ν m )t

激光原理课件

激光原理课件

吸收跃迁： 低 吸收能量 高 辐射跃迁： 高 辐射能量 低
（自发辐射）
h E1 E2
3. 受激辐射：
激光原理 . 第一章
爱因斯坦发现，若只有自发辐射和吸收跃迁， 黑体和辐射场之间不可能达到热平衡，要达 到热平衡，还必须存在受激辐射。
二、自发辐射、受激吸收和受激辐射
1. 自发辐射
E2
h
E1
发光前
发光后
h E2 E1
激光原理 . 第一章
普通光源（白炽灯、日光灯、高压水银灯）的发光过程 为自发辐射。各原子自发辐射发出的光彼此独立，频率、 振动方向、相位不一定相同——为非相干光。
A 自发跃迁几率（自发跃迁爱因斯坦系数）： 21
1
A21 S
原子在能级 E2 的平均寿命
只与原子本身性质有关，与辐射场无关
爱因斯坦——1917年，提出受激辐射概念。 1. 黑体辐射的Planck公式：
任何物质在一定温度下都要辐射和吸收电磁辐射。
黑体：能够完全吸收任何波长 的电磁辐射的物体。
空腔辐射体
热平衡状态：
激光原理 . 第一章
黑体吸收的辐射能量 黑体发出的辐射能量
单色能量密度
：
dE
dVd
Planck辐射能量量子化假说：
激光原理 . 第一章
A21 B21
8 h 3
c3
n h
B12 f1 B21 f2
f1 f2
B12 B21 W12 W21
A21
8 h
c3
3
B21
结论：
激光原理 . 第一章
1. 其他条件相同时，受激辐射和受激吸收具有相同几率。
2. 热平衡状态下，高能级上原子数少于低能级上原子数，故 正常情况下，吸收比发射更频繁，其差额由自发辐射补偿。

激光原理与技术PPT精品文档

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ONE KEEP VIEW 激光原理与技术PPT精品文档目录CATALOGUE•激光基本原理•激光器类型及工作原理•激光技术应用领域•激光技术发展趋势与挑战•激光安全与防护知识普及•总结与展望PART01激光基本原理激光产生条件粒子数反转高能级粒子数大于低能级粒子数，是产生激光的必要条件。

增益大于损耗增益介质中的受激辐射放大作用要大于各种损耗，才能实现光放大。

光学谐振腔提供正反馈，使受激辐射光在腔内多次反射、放大，形成稳定振荡。

激光发射过程泵浦过程通过外部能量输入（如光、电、化学等），使增益介质中的粒子从低能级跃迁到高能级，实现粒子数反转。

受激辐射过程处于高能级的粒子在外部光子的作用下，跃迁到低能级并发出与入射光子完全相同的光子，实现光放大。

光学谐振腔内的振荡过程受激辐射产生的光子在腔内多次反射、放大，形成稳定的光场分布和振荡模式。

功率激光的功率决定了其能量大小和输出能力，高功率激光具有更强的穿透力和加工能力。

稳定性激光的稳定性决定了其长期运行的可靠性和稳定性，对于高精度、高稳定性的应用尤为重要。

光束质量激光的光束质量决定了其聚焦能力和传输效率，优质的光束质量可以提高激光加工的精度和效率。

波长激光的波长决定了其颜色和应用领域，不同波长的激光具有不同的特性和用途。

激光特性参数PART02激光器类型及工作原理工作原理通过激励源（泵浦源）将能量传递给工作物质，使其产生粒子数反转分布，然后在谐振腔内通过受激辐射产生激光。

特点具有体积小、重量轻、效率高、寿命长等优点，广泛应用于科研、工业、医疗等领域。

构成由工作物质、泵浦源和谐振腔三部分组成。

构成主要由放电管、反射镜和电源三部分组成。

工作原理在放电管中充入一定种类和压强的气体，通过高压放电激励气体分子或原子，使其产生受激辐射并放大，形成激光输出。

特点具有光束质量好、输出功率大、效率高、结构简单等优点，常用于高精度测量、光谱分析等领域。

构成主要由染料溶液、泵浦源和光学谐振腔三部分组成。

激光的调与锁模PPT课件

激光的调与锁模PPT课件
23
由以上分析可知：多模激光器模式所定 的结果出现了以下有意义的现象。 (1)激光器输出间隔为=2L/C的规则脉冲序列。 (2)每个脉冲的宽度 =1/(2N+1) )(1/) ，近 似等于振荡线宽的倒数。因为振荡线宽不会 超过激光器净增益线宽0 ，因此在极限情况 下 可，能得到mi窄n =的1/锁模0 ，脉可宽见。增益线宽越宽，越
27
1968年开始横模锁定的研究，稍后又开 始了纵横模同时锁定的研究，70年代后又发 展了主动加被动双锁模（损耗调制加相位调 制）、主动加调Q及同步锁模等方法 。
纵模锁定的方法主要有，自锁、主动锁 模（内调制包括损耗调制和相位调制）及被 动锁模（可饱和吸收染料锁模），下面分别 加以讨论。
28
1、纵模锁定
3
下面内容将要讨论锁模激光器的原理、 特点、实现的方法及设计，并举例分析锁模 激光器的输出特性，讨论有关超短脉冲技术， 如：单一脉冲的选取和常用的超短脉冲脉宽 的测量方法。
4
一、多模激光器的输出特性
为了更好地理解锁模的原理，将先讨论未 经锁模的多纵模自由运转激光器的输出特性。 腔长为L的激光器，其纵模的频率间隔为：
12
二、多模激光器模式锁定特性
为了便于了解锁模的基本理论，用图3.12简要表示光波相位锁定的情况。 而且假2设=2有1三、个3光=3波1，。频假率定分三别个为光波1、的振2、幅3， 都相等。如果三个光波的相位1、2、3之 间没有固定的关系，则三个光波叠加后的总 光强是时间的随机函数，总功率正比于3E02。 如果三个光波在某一时刻(t=0)有固定的相位 关系，例如有相同的相位，此时场强出现极 大值3E0。
激光的调与锁模
1
6．1 锁模技术
前面讲过的调Q激光器可以获得巨脉冲， 但是最小脉冲宽度约秒量级。其原因是形成 激光脉冲需要一个建立时间。如果用腔倒空 技术，可以将脉宽压缩到1～２ns，并且由腔 长决定。

激光锁模技术ppt课件


冲在腔内往返运动，每当此脉冲行进到输出反射镜时，便有一
个锁模脉冲输出。
➢脉冲宽度，即脉冲峰值与第一个光强为零的谷值间的时间间隔
sin[(2N 1) t ] 0但sin(t ) 0 t (m n )
2
2
2
2N 1
2 T 1
为锁模激光器的线宽
(2N 1) 2N 1
4.7.1 锁模原理
，
所以
(t1) (t1
2L) c
，以后这束光波每次通过调制器时损耗
相同。若损耗大于增益，这部分光波终将消失，而在损耗等于
零时通过的光每次都能无损耗的通过，会不断被放大，满足阈
值条件形成振荡，如果腔内损耗和增益控制得当，最终将形成
脉宽很窄，周期为T的脉冲序列输出。
损耗内调制锁模
➢从频率域模式耦合的角度来说明损耗调制锁模的原理。假设中心 频率 ν0 处的模首先振荡，其振幅调制后的电矢量为：
彼此独立的、随机的，所以总光场是各个模式光场的非相
干叠加。输出总光强是各个振荡模式光强之和，即 I Iq
输出光强随时间无规则起伏。
q
4.7.1 锁模原理
核心思想：锁模技术让谐振腔中存在的纵模同步振荡，让各模的频率 间隔保持相等并使各模的初位相保持为常数，激光器输出在时间上有 规则的等间隔的短脉冲序列。
实现锁模的方法
在一般激光器中，各纵模振荡互不相关，各纵模 相位没有确定的关系。并且，由于频率牵引效应， 相邻纵模的频率间隔并不严格相等。因此为了得到 锁模超短脉冲，须采取措施强制各纵模初位相保持 确定关系，并使相邻模频率间隔相等。
• 主动锁模 • 被动锁模 • 自锁模
4.7.2 主动锁模
在自由运转的激光器谐振腔中加入受外界信号控制的调制器， 对激光输出进行振幅或相位调制，实现各个纵模振动同步，叫 作主动锁模。 1. 振幅调制（损耗内调制锁模） ➢如图(4-31)所示，在谐振腔中插入一个电光或声光损耗调制器。 设调制周期为 Tm 2 Ω 2L c ，调制频率 νm c 2L (恰为纵 模频率间隔)

激光原理与技术PPT课件


激光手术
阐述激光手术在眼科、神 经外科等领域的应用及优 势，如精度高、创伤小等 。
05
CATALOGUE
激光测量与检测技术
激光干涉测量技术
1 2
干涉测量原理
利用激光的相干性，通过干涉条纹的变化来测量 长度、角度等物理量。
干涉测量系统组成
包括激光器、分束器、反射镜、探测器等部分。
3
干涉测量技术应用
时间特性
激光束的时间特性包括脉冲宽度、重复频率和稳定性等。其中，脉冲宽度决定 了激光的峰值功率和能量，重复频率则影响了激光的平均功率。稳定性则是确 保激光束在长时间内保持一致性的关键因素。
激光束的调制与偏转技术
调制技术
通过对激光束进行幅度、频率或相位等调制，可以实现信息 的加载和传输。常见的调制方式包括振幅调制、频率调制和 相位调制等。这些调制技术使得激光束能够携带更多的信息 ，并在通信、传感等领域得到广泛应用。
对皮肤的危害
长时间或高强度激光照射皮肤， 可能导致皮肤烧伤、色素沉着、 皮肤癌等严重后果。
激光安全标准与防护措施
激光安全标准
国际电工委员会（IEC）和美国激光产品安全标准（ANSI）等制定了激光产品的 安全标准，包括激光等级分类、安全警示标识、使用说明等。
防护措施
使用激光产品时，应佩戴合适的防护眼镜或面罩，避免直接照射眼睛或皮肤；同 时，应在激光工作区域内设置明显的安全警示标识，提醒他人注意安全。
偏转技术
激光束的偏转技术主要是通过改变激光束的传播方向来实现 。常见的偏转方式包括机械偏转、电光偏转和声光偏转等。 这些偏转技术使得激光束能够灵活地指向目标，并在激光雷 达、光学扫描等领域发挥重要作用。
激光束的聚焦与整形技术

《激光原理》PPT课件


对未来学习建议
深入学习激光原理相关知识
包括激光器设计、激光光束质量控 制、非线性光学等，为从事激光相 关领域工作打下坚实基础。
关注前沿动态
及时了解激光领域的最新研究进展 和前沿动态，把握发展趋势。
拓展跨学科知识
学习光学、电子学、材料学等相关 学科知识，拓宽视野，为深入研究 激光技术提供多维度支持。
实践与应用
通过实验操作、项目实践等方式， 将所学知识应用于实际问题的解决 中，提升实践能力和创新能力。
THANKS
感谢观看
液体染料激光器技术特点
具有宽调谐范围、高转换效率、短脉冲输出等优点。同时 ，液体染料激光器也存在染料稳定性差、需要定期更换等 缺点。
液体染料激光器应用领域
广泛应用于光谱学、生物医学、光化学等领域。例如，可 用于荧光光谱分析、激光医疗、光动力疗法等。
半导体材料发光机制及器件结构
半导体材料发光机制
半导体材料中的电子在导带和价带之间跃迁时，会释放出能量并以光子的形式发出。通过 控制半导体材料的能带结构和载流子浓度，可以实现不同波长的激光输出。
量子点激光器优势
宽频带可调谐、低阈值电流、高稳定性等
其他新型激光器简介
表面等离激元激光 器
利用表面等离激元效应实现光放大和激光
微腔激光器
利用微纳加工技术实现高品质因子微腔，实现低阈值激光
生物激光器
利用生物组织或细胞中的荧光物质实现激光输出，具有生 物相容性和可降解性等优点。
06
激光调制、检测与应用 技术
典型案例分析：激光雷达测距系统
工作原理
激光雷达测距系统通过发射激光 束并接收目标反射回来的光信号 ，根据光信号的时间差或相位差 计算出目标距离。

激光原理ppt课件

注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑
3 纯化学型 这种运转方式要比上述的原子态激励型更为先进
和实用。其特点是不需要外界各种能源，完全靠体 系本身的化学反应自由能来得到所需要的自由原子。 例如用NO＋F2燃烧解离来得到氟原子。然后,氟原子 与氢分子反应,获得激发态的粒子数反转而产生激光。
注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑
其泵浦源为化学反应所释放的能量。这类 激光器大部分以分子跃迁方式工作，典型波 长范围为近红外到中红外谱区。最主要的有 氟化氢和氟化氘两种装置。前者可以在2.6～ 3.3微米之间输出15条以上的谱线；后者则约 有25条谱线处于3.5～4.2微米之间。这两种 器件目前均可实现数兆瓦的输出。
注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑
3 电子跃迁化学激光器
利用化学反应释放的能量将激射介质泵到电子激发态， 并达到粒子数反转，然后受激发射产生激光。电子激发态 能量受到化学键能的限制，只有3～4电子伏。如果电子激 发态能量超过4电子伏，就必须借助于低能阶电子激发态 粒子与其他激发态粒子间的多次碰撞传能才可能达到高能 阶电子激发态,电子跃迁化学激光器的典型例子是氧- 碘 传能激光器。
化学激光器
注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑
1 原理
目录
2 工作方式
3 运转类型
4 器件分类
5 应用
注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑
1 原理
化学激光器是另一类特殊的 气体激光器，即是一类利用化 学反应释放的能量来实现工作 粒子数布居反转（简称粒子数 反转）的激光器。化学反应产 生的原子或分子往往处于激发 态，在特殊情况下，可能会有 足够数量的原子或分子被激发 到某个特定的能级，形成粒子 数反转，以致出现受激发射而 引起光放大作用。。
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调Q 技术：调Q激光脉宽百ns-ns量级，
峰值功率> 106W
锁模技术：锁模激光脉宽ps或fs量级，
峰值功率> 1012W
4.7 激光锁模技术
目的：
压缩脉冲宽度,高峰值功率,Q开关激光器一般脉宽达10-8s10-9s量级,如果再压缩脉宽,Q开关激光器已经无能为力,但 有很多实际应用需要更窄的脉冲.（1964年后发展了锁模 技术，可将脉冲压缩到10-11～10-14s（ps）量级）
E1 E0 cos(2v1t) E2 E0 cos(2v2t) E3 E0 cos(2v3t)
当t=0时
E E1 E2 E3 3E0 E 2 9E02
当t 1 时
3v1
E E1 E2 E3 0
由于“相长”的干涉叠加， 形成的光波就周期性地出现 极大值。
图2 非锁模和理想锁模激光器的信号结构, (a) 非锁模,（b)理想锁模
一、多模激光器的输出特性
自由运转激光器的输出一
般包含若干个超过阀值的纵
模，如图所示。这些模的振
幅及相位都不固定，激光输
出随时间的变化是它们无规
则叠加的结果，是一种时间
平均的统计值。
假设在激光工作物质的净
增益线宽内包含有N个纵模， 每个纵模输出的电场分量可
用下式表示:
Eq
(t)
E ei(qtq q
)
那么激光器输出的光波电场 是N个纵模电场的和，即
sin[1 (2N 1)t] 0 1 (2N 1)t m ,
2
2
1 2L
2 2L
所以 t=0 , 2N 1 c , 2N 1 c ,
ห้องสมุดไป่ตู้
2. 分母为0 的 点:
m 0,1,2,3...... c
L 2L 是 A(t)的0 点. c
sin[1 t] 0 1 t m ,
2
2
m 0,1,2,3......t 0, 2L , 4L , 2Ln
q
c 2L
q
2 c
2L
q 0 qq 0 q
q
q1
c
L
＝常数
它们的初位相始终相等,并有φq=φq-1=0。
(2) 假设各模振幅相等 Eq E0 ,光强相等 Iq = Iq-1 = I0
(2) 假设各模振幅相等 Eq E0
,光强相等 Iq = Iq-1 = I0
则激光器输出的总光波场是2N＋1个纵模相干的结果.
则第q个模式的电场强度为
Eq
(t)
E ei(qtq q
)
(2N+1)个模式合成之电场强度 ∵ Eq=E0 , φq=φq-1=0 ∴
N
E(t) Eq exp[ i(0 qΩ)t q ] N
N
E(t) E0 ( eiqt )ei0t N
按指数形式展开，再用三角函数可得：
E(t)
N
E0 (
二、锁模的基本原理
1.锁模基本概念
锁模技术让谐振腔中可能存在的纵模同步振荡：让各模的频率间隔保 持相等并使各模的初位相保持为常数。
激光器输出在时间上有规则的等间隔的短脉冲序列。
2.输出光强
(1)定义处于增益曲线中心频率的纵模 q＝0，设腔内参与振荡的模式q=N,-(N-1)…0…(N-1),N，共2N＋1个
E (t)
E ei(qtq ) q
q
Eq
(t)
E ei(qtq q
)
E (t)
E ei(qtq ) q
q
Eq、ωq、φq为第q个模式的振幅、角频率及初位相。各个模式的振幅Eq、初位
φq均无确定关系,各个模式互不相干,因而激光输出是它们的无规叠加的结果,输出 强度随时间无规则起伏。
假设有三个光波，频率分别为v1 v2 和 v3，沿相同方向传播，并且有如下
N
eiqt )ei0t
E0
s
in[1 (2N 1)t 2 sin 1 (t)
]
ei0t
2
振幅随时 间而变化
输出光强
I
(t)
E02
sin 2
(2N sin 2
1)
t 2
t 2
光强随时间 而变化
E(t)
N
E0 (
N
eiqt )ei0t
E0
s
in[1 (2N 1)t 2 sin 1 (t)
关系：
v2 2v1,
v3 3v1
，在未锁定时，初相彼此无关。
E1 E2 E3 E0
v1 v2
v3
由于“相消”的干涉，形成的光波
没有一个地方有突出的加强，输出
的光强只在平均光强级基础上有一
个小的起伏扰动。
如果设法使三个光波在某时刻有固定的相位关系，例如φ1 =φ2 =φ3，
即按关系 q1 q 0 锁定， 此时三个光波的方程为
注意：如果各模式相位未被锁定,则各模式是不相干的,输出功率为各模功率之和,
即I∝(2N+1)E02。由此可见,锁模后脉冲峰值功率比未锁模时提高了(2N+1)倍。
腔长越长,荧光线宽越大,则腔内振荡的纵模数目越多,锁模脉冲的峰值功率就越 大。
2.周期 (T)
相邻脉冲峰值间的时间间隔
T 2L c
激光器的输出是脉冲间隔2L/c固定的规则脉冲序列。
cc
c
3.因A(t)的分子、分母同时为零，利用罗彼塔法则可求得此时A(t)的最大值,
在两个最大值之间有2N个极小值.
sin[1 (2N 1)t]
lim A(t)max
E0
t m
2 sin 1 (t)
(2N 1)E0
2
2
三、锁模激光器工作特性
Amax (2N 1)E0
1.输出脉冲的峰值(最大光强) I (t) A(t)2 E02 (2N 1)2
]
ei0t
A(t )ei0t
2
例:下图为(2N+1)=7时I(t)随时间变化的示意图。
T
由上面分析可知，只要知道振幅A(t)的变化规律，即可了解输出 激光的持性。找出它的周期、极值点、0点。
A(t)的变化规律：
sin[1 (2N 1)t]
A(t) E0
2 sin 1 (t)
2
1.当分子为0，分母不为0 ，则是 A(t)的0 点:
2L/c －光在腔内往返一次的时间,等于在腔内只有一个脉冲在振荡—— 锁模的特点。一个脉冲中包含锁定的纵模数
图4-30 锁模光强脉冲 (2N+1=9)
t=0和t=2L/c时的极大值，称为主脉冲。在 两个相邻主脉冲之间，共有2N个零点。所 以锁模振荡也可以理解为只有一个光脉冲 在腔内来回传播。
应用：
1. 激光测距，为了提高测距的精度，则脉宽越窄越好。 2. 激光高速摄影。为了拍照高速运动的物体，提高照片的清
晰度，也要压缩脉宽。 3. 对一些超快过程的研究，激光核聚变、激光光谱、荧光寿
命的测定、非线性光学的研究等需窄的脉宽(掺钛蓝宝石自 锁模激光器中得到了8.5fs的超短光脉冲序列)。
4.7.1 锁模原理