第六激光锁模技术

锁模激光器的工作原理及其特性摘要： 本文主要介绍了锁模的基本原理和实现方法，并简单介绍了锁模激光器。

关键词：锁模，速率方程，工作原理一、引言如果在激光谐振腔内不加入任何选模装置，那么激光器的输出谱线是由许多分立的，由横纵模确定的频谱组成的。

锁模就是将多纵模激光器中各纵模的初相位关系固定,形成等时间间隔的光脉冲序列。

使各纵模在时间上同步，频率间隔也保持一定，则激光器将输出脉宽极窄、峰值功率很高的超短脉冲。

二、锁模的概念一般非均匀加宽激光器，如果不采取特殊选模措施，总是得到多纵模输出。

并且，由于空间烧孔效应，均匀加宽激光器的输出也往往具有多个纵模。

每个纵模输出的电场分量可用下式表示])-([),(q q z t i q q e E t z E ϕυω+= （2.1）式中，q E 、q ω、q ϕ为第q 个模式的振幅、角频率及初相位。

各个模式的初相位q ϕ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。

但如果使各振荡模式的频率间隔保持一定，并具有确定的相位关系，则激光器将输出一列时间间隔一定的超短脉冲。

这种激光器称为锁模激光器。

假设只有相邻两纵模振荡，它们的角频率差Ω='=L cq q πωω1-- （2.2）它们的初相位始终相等，并有01-==q q ϕϕ。

为分析简单起见，假设二模振幅相等，二模的行波光强I I I q q ==1-。

现在来讨论在激光束的某一位置（设为0=z ）处激光场随时间的变化规律。

不难看出，在0=t 时，二纵模的电场均为最大值，合成行波光强是二模振幅和的平方。

由于二模初相位固定不变，所以每经过一定的时间0T 后，相邻模相位差便增加了π2，即πωω2-01-0=T T q q （2.3）因此当0mT t =时（m 为正整数），二模式电场又一次同时达到最大值，再一次发生二模间的干涉增强。

于是产生了具有一定时间间隔的一列脉冲，脉冲峰值光强为I 4，由式（2.3）可求出脉冲周期为cL T '=Ω=220π 如果二纵模初相位随机变化，则在0=z 处，合成行波光强在I 2附近无规涨落。

激光锁模技术顾朝晖 宁波大学光电信息工程 116170013摘要：锁模是激光技术中的一个十分重要的组成部分。

调Q 技术，受原理上的限制，其激光器输出的激光脉冲的宽度在1~30115之间。

随着科学技术的发展，在遥测技术、高时间分辨率光谱学、非线性光学、光电子学、化学动力学以及受控核聚变等许多领域要求获得脉冲宽度更窄、峰值功率更高的激光脉冲。

这推动了超短光脉冲技术的研究，发展了激光锁模技术。

关键词：锁模技术，激光脉冲引言：世界上是在1964年底首先对He-Ne 激光器实现锁模并获得了91010~10--s 的光脉冲列。

此后，激光锁模的理论和方法不断推陈出新，相继出现了红宝石、YAG 、钦玻璃及有机染料等锁模激光器，获得了ps(1210-)量级的窄脉冲。

八十年代初，Fork 等人又发展了碰撞锁模的理论，使锁模光脉冲进入了fs(1510-)量级，这是至今在实验室利用其它手段尚不能实现的最短时标。

这就为研究物质微观世界超快速过程提供了新的工具，并将开阔这些领域的新前景。

.1.激光锁模技术的原理自由运转激光器的输出一般包含若干个超过阈值的纵模，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:那么激光器输出的光波电场是N 个纵模电场的和，即)()(q q t i q q e E t E ϕω+=)()(q q t i q q e E t E ϕω+=()()q q i t q qE t E e ωφ+=∑()()q q i t q q E t E e ωφ+=∑E q 、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E q 、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v 1 v 2 和 v 3，沿相同方向传播，并且有如下关系： ，在未锁定时，初相彼此无关。

激光器主动锁模相位调制概述说明以及解释1. 引言1.1 概述激光器是一种非常重要的光学设备，其具有高度的相干性和单色性。

激光器主动锁模相位调制是一种对输出激光进行调控的技术，通过改变激光的相位来实现对其空间和时间特性的调节。

这一技术在现代光通信、激光雷达、激光医疗等领域中得到了广泛应用。

1.2 文章结构本文将首先介绍激光器原理，包括其基本结构和工作原理。

接着将详细阐述主动锁模相位调制的原理，包括其工作机制和相关理论。

然后将探讨该技术在各个应用领域中的优势和特点。

最后，我们将介绍与该技术相关的实验设备与材料，并详细描述实验步骤与参数设置。

最后，在结果分析与讨论部分，我们会展示实验结果并进行深入讨论。

1.3 目的本文旨在全面介绍激光器主动锁模相位调制这一重要技术，并深入探讨其工作原理和应用领域。

通过对实验设备与材料的描述以及实验步骤与参数设置的讨论，我们将为读者提供一个全面理解该技术并能够在实际应用中运用的基础。

同时，我们也将展望该技术未来的研究方向和发展趋势，希望能够激发更多人对于这一领域的兴趣和研究热情。

2. 正文:2.1 激光器原理简介:激光器是一种能够产生高度聚焦和定向的准单色光束的装置。

其工作原理基于电子在外部能级间跃迁时放出能量，从而激发介质中的原子或分子进入激发态。

当这些激发态粒子回到基态时，会发出特定频率和相位的光子。

因为这些光子具有高度的相干性和定向性，所以形成了一束激光。

2.2 主动锁模相位调制原理:主动锁模相位调制是一种控制激光束特性的技术，在传统的激光器基础上引入了相位调制装置。

通过改变该装置对激光腔中光场的干涉条件，可以实现对输出激光波前形状和振荡模式进行精确控制。

主要实现方法是通过在激光腔内加入一个可调谐相位调制元件，如电偶极体或压电晶体等。

该元件可以根据控制信号改变其局域折射率并改变输出波前形状。

当施加不同的电压信号时，相位调制元件会引入不同程度的相位扰动。

利用这种方式，可以实现激光器输出波前在时间和空间上的精确调节。

锁模激光器实验报告1.引言1.1 概述概述部分的内容可以包括以下几个方面：1. 锁模激光器的定义和基本原理：介绍锁模激光器是一种利用谐振腔中的光学滤波特性来维持单纵模输出的激光器。

通过谐振腔中的光学滤波效应，锁模激光器可以抑制其他模式的干扰，使输出光束呈现出高纵模纯度和窄光谱宽度的特性。

2. 锁模激光器的特点和应用：说明锁模激光器具有较高的光谱纯度、较窄的光谱宽度、较高的相干性和光束质量等特点。

由于其优秀的性能，锁模激光器在光通信、光谱分析、光学测量、光纤传感等领域有着广泛的应用。

3. 实验背景和研究意义：介绍进行锁模激光器实验的背景和动机。

锁模激光器作为一种重要的光学器件，对于理解光学滤波原理、探索光学谐振腔性质以及应用于光学系统中具有重要的理论和实验意义。

4. 本实验报告的结构和内容安排：简要说明本实验报告的结构和内容安排，使读者对整篇文章有个整体的了解。

本实验报告包括引言部分、正文部分和结论部分，其中引言部分介绍了锁模激光器的概述和目的，正文部分主要包括锁模激光器原理和实验过程，结论部分对实验结果进行分析和总结。

以上是概述部分的内容，根据具体的实验内容和要求，可以适当增加和调整部分内容。

1.2 文章结构文章结构部分的内容应该是对整篇文章的组织和内容进行简要介绍，以让读者对文章有个整体的了解。

可以按照以下方式编写：在本实验报告中，我们将会详细介绍锁模激光器的原理和实验过程。

文章主要分为三个部分：引言、正文和结论。

引言部分主要包括三个方面的内容。

首先是对锁模激光器的概述，介绍了锁模激光器的基本特点和应用领域。

接着是文章的结构安排，即对本篇实验报告的整体框架进行介绍。

最后是对本次实验的目的进行说明，明确实验的目标和意义。

正文部分是本篇实验报告的核心内容，包括锁模激光器的原理和实验过程两个方面。

在锁模激光器原理部分，我们将详细介绍锁模激光器的工作原理、基本结构以及关键技术。

在锁模激光器实验过程部分，我们将详细描述实验所采用的具体步骤、实验条件和实验装置，并对实验进行了详细的记录和数据分析。

激光锁模技术作者：付永旭摘要：自由运转激光器的输出一般包含若干个超过阈值的纵模，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。

激光锁模主要有主动锁模、被动锁模、同步锁模、注入锁模及碰撞锁模等几种。

典型锁模技术声光调制锁模是在腔内插入一个受外界信号控制的调制器，周期性改变振荡模式的某个参量而实现锁模的方法，属于主动锁模。

随着波分复用和光时分复用技术的飞速发展，锁模光纤激光器以其优越的性能将在未来高速光通信系统中发挥重要作用。

正文：一．激光锁模概念产生激光超短脉冲的技术常称为锁模技术（mode locking)。

这是因为一台自由运转的激光器中往往会有很多个不同模式或频率的激光脉冲同时存在，而只有在这些激光模式相互间的相位锁定时，才能产生激光超短脉冲或称锁模脉冲。

世界上是在1964年底首先对He-Ne激光器实现锁模并获得了910--s的10~10光脉冲列。

此后，激光锁模的理论和方法不断推陈出新，相继出现了红宝石、)量级的窄脉冲。

八十YAG、钦玻璃及有机染料等锁模激光器，获得了ps(1210-年代初，Fork等人又发展了碰撞锁模的理论，使锁模光脉冲进入了fs(1510-)量级，这是至今在实验室利用其它手段尚不能实现的最短时标。

这就为研究物质微观世界超快速过程提供了新的工具，并将开阔这些领域的新前景。

.二．激光锁模原理自由运转激光器的输出一般包含若干个超过阈值的纵模，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:那么激光器输出的光波电场是N 个纵模电场的和，即E q 、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E q 、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。