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??梢援a(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,通常考慮雙曲正割平方 (sech2) 脈沖形狀,產(chǎn)生時(shí)間帶寬積 0.315。
產(chǎn)品說(shuō)明
基于量子點(diǎn)技術(shù)的二極管激光器作為光梳激光器進(jìn)行工作。該器件在大約1310nm處提供了幾種低噪聲80GHz間隔光學(xué)模式。光梳激光器采用便利的14針蝶形外殼封裝,用于基于WDM技術(shù)的新型光互連的開(kāi)發(fā)和評(píng)估。
產(chǎn)品特點(diǎn):
• 單芯片InAs/GaAs量子點(diǎn)二極管激光器
• 標(biāo)準(zhǔn)通信波長(zhǎng): O波段
• 至少8個(gè)低RIN獨(dú)立法布里-珀羅模式
• 等距溫度不敏感通道間距
• 內(nèi)置光隔離器
• 保偏光纖