在現(xiàn)代光學(xué)領(lǐng)域，激光器鎖模技術(shù)是一項(xiàng)具有重要意義的關(guān)鍵技術(shù)。它為實(shí)現(xiàn)超短脈沖激光的產(chǎn)生提供了基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、通信等眾多領(lǐng)域。
激光鎖模是一種巧妙的技術(shù)，可以產(chǎn)生超短脈沖的光。標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)波（CW）激光器發(fā)出恒定的輸出光束，而鎖模激光器會(huì)產(chǎn)生一系列超短脈沖，其持續(xù)時(shí)間可以達(dá)到飛秒量級(jí)（10-15秒）或皮秒（10-12秒）。這些特殊的時(shí)間尺度通過(guò)跨學(xué)科應(yīng)用開(kāi)啟了超快科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域。
激光鎖模的分類(lèi)
鎖模技術(shù)主要分為兩大類(lèi)：主動(dòng)鎖模和被動(dòng)鎖模。
主動(dòng)鎖模：需要周期性地調(diào)制激光器諧振腔的損耗或光程，通常通過(guò)聲光調(diào)制器、電光調(diào)制器等有源器件實(shí)現(xiàn)。主動(dòng)鎖模產(chǎn)生的脈沖寬度通常在皮秒量級(jí)。主動(dòng)鎖模激光器的脈沖重復(fù)頻率可以通過(guò)外部調(diào)制信號(hào)精確控制。
被動(dòng)鎖模：不依賴(lài)外部信號(hào)，而是利用激光器內(nèi)部的非線(xiàn)性光學(xué)元件（如飽和吸收體）實(shí)現(xiàn)鎖模。被動(dòng)鎖模可以產(chǎn)生更短的脈沖，達(dá)到飛秒量級(jí)。被動(dòng)鎖模技術(shù)中，常用的飽和吸收體包括染料盒、半導(dǎo)體可飽和吸收鏡（SESAM）等。這些吸收體具有在強(qiáng)光下吸收率降低的特性，有助于形成超短脈沖。被動(dòng)鎖模激光器的穩(wěn)定性和鎖模的發(fā)生率可能低于主動(dòng)鎖模激光器。
激光鎖模的基本原理
通過(guò)某種方式使激光器中振蕩的多個(gè)縱模（即不同頻率的激光模式）之間保持固定的相位關(guān)系，從而使這些模式相干地疊加在一起，形成超短的光脈沖。鎖模激光器的輸出脈沖寬度通常在皮秒到飛秒量級(jí)，峰值功率遠(yuǎn)高于平均功率。激光器鎖模技術(shù)通過(guò)巧妙地控制和鎖定縱模的位相，成功實(shí)現(xiàn)了超短脈沖激光的產(chǎn)生。激光鎖模取決于在激光腔固有的縱模之間建立固定的相位關(guān)系或相干性。這種周期性的建設(shè)性干涉以短脈沖的形式產(chǎn)生強(qiáng)烈的光爆發(fā)。
激光鎖模的基本理論
在激光腔中，兩個(gè)向相反方向移動(dòng)的光波的相互作用會(huì)產(chǎn)生駐波，形成一組稱(chēng)為縱向模式的離散頻率。當(dāng)模態(tài)間距為 Δν 時(shí)，這些模態(tài)可以根據(jù)它們的相位關(guān)系進(jìn)行破壞性或建設(shè)性干擾。
（其中 c 是光速，L 是諧振器長(zhǎng)度）
當(dāng)同相時(shí)，相長(zhǎng)干涉會(huì)導(dǎo)致超短脈沖的產(chǎn)生，即激光鎖模，脈沖間隔由往返時(shí)間決定：
脈沖持續(xù)時(shí)間取決于在相位 （N） 中振蕩的模式數(shù)量和每個(gè)脈沖的形狀。表現(xiàn)出高斯時(shí)間形狀的脈沖的最小脈沖持續(xù)時(shí)間 （Δt） 由下式給出：
其中 0.441 表示脈沖的“時(shí)間帶寬積”，它因脈沖形狀而異。對(duì)于超短脈沖激光器，通?？紤]雙曲正割平方 （sech2） 脈沖形狀，產(chǎn)生時(shí)間帶寬積 0.315。
產(chǎn)品說(shuō)明
品牌名稱(chēng)：德國(guó)CryLaS
CryLaS激光器電源位于德國(guó)柏林，是一家專(zhuān)注于設(shè)計(jì)和制造二極管泵浦固體激光器和266nm連續(xù)波激光器的光學(xué)公司。CryLaS的產(chǎn)品基于微片技術(shù)，提供用于科學(xué)和OEM用途的紫外、可見(jiàn)光和紅外DPSS激光器和深紫外單頻連續(xù)激光器，可應(yīng)用于生物技術(shù)、分析、成像、傳感器系統(tǒng)和微加工等領(lǐng)域。CryLaS激光器電源具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性高、低噪音、尺寸緊湊和工藝出色的特點(diǎn)。
產(chǎn)品特點(diǎn)：
· 即插即用系統(tǒng)
· 密封和堅(jiān)固的設(shè)計(jì)
· 通過(guò)出色的光束特性實(shí)現(xiàn)真正的連續(xù)波
· 閉環(huán)控制，可調(diào)輸出功率
· 低噪聲和長(zhǎng)相干長(zhǎng)度
· 單頻操作
產(chǎn)品參數(shù)：
WAVEGUARD標(biāo)準(zhǔn)參數(shù) | |
波長(zhǎng) | 1064 nm（可定制波長(zhǎng)） |
重復(fù)頻率 | 1 Hz - 10 kHz |
脈沖能量 | Up to 400 μJ |
能量穩(wěn)定性 | <2 % |
偏振對(duì)比度 | >100:1 |
出射光束直徑 | <1 mm |
光束發(fā)散度 | <5 mRad |
光束質(zhì)量 | M2 < 1,5 |
光束輪廓 | TEM00 |
,
WAVEGUARD型號(hào) | 波長(zhǎng) | 重復(fù)頻率 | 脈沖能量 | 平均輸出功率 | 脈沖持續(xù)時(shí)間 |
WAVEGUARD-A | 1064 nm | 10 kHz | 10 μJ | 100 mW | <1 ns |
WAVEGUARD-D | 1064 nm | 1 kHz | 120 μJ | 120 mW | <1 ns |
WAVEGUARD-E | 1064 nm | 100 Hz | 400 μJ | 40 mW | <1 ns |
WAVEGUARD-2D | 532 nm | 1 kHz | 50 μJ | 50 mW | <1 ns |
WAVEGUARD-2E | 532 nm | 100 Hz | 150 μJ | 15 mW | <1 ns |
WAVEGUARD-D-ARR | 1064 nm | 1 Hz - 1 kHz | 120 μJ | 120 mW | <1 ns |
WAVEGUARD-E-ARR | 1064 nm | 1 Hz - 100 Hz | 400 μJ | 40 mW | <1 ns |
WAVEGUARD-2D-ARR | 532 nm | 1 Hz - 1 kHz | 50 μJ | 50 mW | <1 ns |
WAVEGUARD-2E-ARR | 532 nm | 1 Hz - 100 Hz | 150 μJ | 15 mW | <1 ns |
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