鎖模檢視原始碼討論檢視歷史

鎖模

原圖鏈接來自搜狗的圖片

鎖模是光學裡一種用於產生極短時間激光脈衝的技術，脈衝的長度通常在皮秒（10負十二次方秒）甚至飛秒（10負十五次方秒）。該技術的理論基礎是在激光共振腔中的不同模式間引入固定的相位關係，這樣產生的激光被稱為鎖相激光或鎖模激光。這些模式之間的干涉會使激光產生一系列的脈衝。根據激光的性質，這些脈衝可能會有極短的持續時間，甚至可以達到飛秒的量級。

簡介

鎖模最早是在He-Ne激光器內用聲光調製器實現的，後在氬離子、二氧化碳、紅寶石、釔鋁石榴石等其他激光器中都用內調製方法實現了鎖模。以後又出現了可飽和吸收染料鎖模。隨着鎖模技術的發展，推動了超短脈衝測試技術的發展，後者反過來又推動了鎖模技術的發展。1968年開始了橫模鎖定的研究，稍後又進行了縱橫模同時鎖定的探討。70年代後開發了主動加被動、雙鎖模（損耗調製加相位調製）、鎖模加調Q及同步鎖模等技術的研究。最近又開發了碰撞鎖模、自鎖等新技術。本次主要討論主動鎖模、同步泵浦鎖模、被動鎖模等技術。主動鎖模採用的是周期性調製諧振腔參量的方法。其依據是，利用諧振腔內一個受外部信號控制的調製器，用一定的調製頻率周期性地改變諧振腔的損耗或光程（振幅調製和相位調製）。當選擇的調製頻率與縱模的間隔相等時，對各個模的調製會產生邊帶，其頻率與兩個鄰近縱模的頻率一致。由於模之間的相互作用，使所有的模在足夠強的調製下達到同步，各模將會發生相干疊加，形成鎖模序列脈衝。

評價

在一個簡單的激光器中，這些模式都是獨立的振盪的，因此模式之間沒有固定地關係，就好像一組彼此獨立、頻率稍有不同的激光從激光器中同時射出一樣。每一束光的相位都沒有固定，而且相位可能因為各種原因產生隨機的變化，例如激光器的工作材料的溫度變化等等。在只有很少的幾個振盪模式的激光器中，模式之間的干涉會產生激光輸出的拍頻現象，這會引起激光強度的隨機波動。而在具有成千上萬個模式的激光器，這些干涉現象會平均起來產生近似常數的輸出強度，這種激光的工作方式被稱為連續波如果不允許模式獨立振盪，而是要求每個模式與其他模式之間保持固定的相位，激光輸出就會有很大的不同特點。這時的輸出強度不再是隨機性的變化或者近似為常數，而是由於不同模式的激光周期性的建立起相生干涉，導致產生脈衝激光。這樣的激光器被稱為鎖模或者鎖相。這些激光脈衝的時間間隔為τ = 2L/c，其中τ是激光往返共振腔所需的時間。這個時間對應的激光器模式之間的頻率間隔，也就是Δν = 1/τ。