鎖模激光器的被動(dòng)鎖模被動(dòng)鎖模技術(shù)不需要激光器外部的信號(hào)（例如調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)）來產(chǎn)生脈沖。相反，他們使用腔中的光來引起某些腔內(nèi)元素的變化，然后它本身會(huì)產(chǎn)生腔內(nèi)光的變化。實(shí)現(xiàn)此目的的常用裝置是可飽和吸收體。可飽和吸收體是一種光學(xué)器件，它表現(xiàn)出與強(qiáng)度相關(guān)的透射，這意味著該器件的行為取決于通過它的光的強(qiáng)度。對(duì)于被動(dòng)鎖模，理想情況下，可飽和吸收體選擇性地吸收低強(qiáng)度光，但透射足夠高強(qiáng)度的光。當(dāng)放置在激光腔中時(shí)，可飽和吸收體會(huì)衰減低強(qiáng)度的連續(xù)光。然而，由于非鎖模激光器所經(jīng)歷的有點(diǎn)隨機(jī)的強(qiáng)度波動(dòng)，任何隨機(jī)的、強(qiáng)烈的尖峰都會(huì)優(yōu)先通過可飽和吸收體傳輸。隨著腔體中的光振蕩，這個(gè)過程重復(fù)，導(dǎo)致高強(qiáng)度尖峰的選擇性放大 ...
了收益于恒波鎖模激光器中的可飽和吸收層的全調(diào)制深度，脈沖能量必須足夠高以讓吸收層發(fā)生光漂白。為了滿足這個(gè)條件，SESAM上的脈沖能量密度需要5倍于制造商提供的吸收層飽和值。SESAM上另一個(gè)重要的參數(shù)是損傷閾值，制造商用強(qiáng)度來表示它。損傷閾值限制了SESAM上的最小光斑尺寸。KGW激光典型輸出功率是2W，我們?cè)O(shè)計(jì)輸出耦合為10%，重復(fù)頻率為56MHz，相應(yīng)的腔內(nèi)脈沖能量是0.36uJ。SESAM上的束腰接近250um，產(chǎn)生的能量密度是183uJ/cm2，這個(gè)值是飽和注入量70uJ/cm2的2.6X。使用r=500cm(M4)可以獲得11.4X于飽和注入量的能量密度，并且能獲得穩(wěn)定的模式鎖定，但 ...
功率為幾瓦的鎖模激光器達(dá)到接近一太瓦的峰值脈沖功率。腔外調(diào)制本質(zhì)上是光開關(guān)，可以打開和關(guān)閉光束，或者改變其強(qiáng)度，但這些不會(huì)影響潛在的激光性能。 腔外調(diào)制的應(yīng)用范圍很廣，從工業(yè)材料的加工到共聚焦和多光子顯微鏡的科研應(yīng)用，以及眼科手術(shù)等醫(yī)療應(yīng)用。調(diào)制器也可用于脈沖選擇，調(diào)制器從快速脈沖流中挑選出單個(gè)脈沖或猝發(fā)脈沖，隨后放大。脈沖選擇在科研和工業(yè)的超快激光系統(tǒng)中都有應(yīng)用。調(diào)制技術(shù)早期對(duì)激光調(diào)制的嘗試是基于機(jī)械或機(jī)電方法，如快門或快速傾斜檢流鏡，但這些方法對(duì)許多應(yīng)用來說還不夠快。因此，兩種完全不同的快速調(diào)制技術(shù)被開發(fā)出來：這就是電光調(diào)制器（EOM）和聲光調(diào)制器（AOM）。EOM——通常被稱為普克爾盒， ...
所示。圖1：鎖模激光器振蕩器中光場(chǎng)時(shí)域示意圖。當(dāng)激光器內(nèi)存在多種頻率的光，且它們的相位如果在某一時(shí)間點(diǎn)達(dá)到穩(wěn)定一致，就實(shí)現(xiàn)了鎖模，在它們相位相同的時(shí)間點(diǎn)激光器會(huì)輸出峰值脈沖。設(shè)第q個(gè)頻率的光振幅、角頻率、初始相位分別為、、。在空間z=0處，的電場(chǎng)可表示為：激光器的所有光的總和電場(chǎng)表示為：由于激光器內(nèi)的多模(頻率)光之間的初始相位各異、因此多縱模激光之間的為非相干迭加。時(shí)域上光強(qiáng)無規(guī)則。但通過鎖模技術(shù)使激光器諧振腔中的的多模光初始相位一致：設(shè)諧振腔內(nèi)有共個(gè)模，又設(shè)相鄰模式的角頻率相差則其中為中心角頻率，于是式(2)可以表示為：其中為多模激光器中的光總和電場(chǎng)表達(dá)式，如果初始相位一致可以表示為則式( ...
(opo)的鎖模激光器。新一代基于光纖的系統(tǒng)，無論是基于光子晶體光纖或有源光纖激光器中的非線性頻率轉(zhuǎn)換，都承諾提高易用性和更低的成本，但目前使用這些系統(tǒng)需要在性能上進(jìn)行權(quán)衡。相干拉曼顯微鏡的激發(fā)需要(至少)兩個(gè)激光波長，其中一個(gè)波長必須是可調(diào)的，以匹配分子振動(dòng)頻率的差頻。此外已經(jīng)證明，用幾皮秒的激光脈沖寬度激發(fā)CARS和SRS可以理想地平衡高效生成非線性信號(hào)所需的高峰值功率與相對(duì)狹窄的光譜帶寬(<1 nm)的要求，以匹配分子振動(dòng)的固有線寬。對(duì)于高速成像，至少需要10Mhz的重復(fù)頻率，理想情況下應(yīng)該更高。這是因?yàn)樵谝曨l速率成像中，數(shù)據(jù)是以每秒1000萬像素的速度獲取的，并且CARS至少需要 ...
紀(jì)，由于超快鎖模激光器的進(jìn)步，Sunney Xie和他的同事們率先將CARS9和SRS10用于無標(biāo)簽化學(xué)顯微鏡。從那時(shí)起，這些技術(shù)已被廣泛用于化學(xué)、生物學(xué)和材料科學(xué)研究。 CARS和SRS有很多相似之處；這些非線性光學(xué)過程通常發(fā)生在相同的條件下，儀器設(shè)置也幾乎相同。然而，也有一些不同之處；就像自發(fā)拉曼一樣，CARS信號(hào)（圖1，ωas反斯托克斯）與進(jìn)入的激光束（ωp，泵浦，ωs斯托克斯）相比，發(fā)生在不同的波長。用短通濾波器很容易將信號(hào)與入射光分開。到達(dá)檢測(cè)器的光子總量很小，更敏感的光子檢測(cè)器，如光電倍增管（PMTs）被用來檢測(cè)。然而，CARS受到由其他非共振非線性光學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生的背景的影響。這些效 ...
質(zhì)低相位噪聲鎖模激光器，來滿足高端基本時(shí)間常數(shù)變化應(yīng)用研究的需求[14 16]。近期，長期相位穩(wěn)定性和較佳噪聲性能都在微波和光學(xué)頻率之間的高精度合成中找到了新的應(yīng)用，例如，在產(chǎn)生高純微波的本振中，在同步激光微波網(wǎng)絡(luò)中，以及在雷達(dá)系統(tǒng)中，[19]。對(duì)相位噪聲性能的Z終限制的關(guān)鍵，是通過對(duì)兩個(gè)自由度fr和fceo的波動(dòng)來控制設(shè)定的。考慮和基波波動(dòng)對(duì)梳狀線的貢獻(xiàn)，各模態(tài)n的相位噪聲功率譜密度（PSD）該表達(dá)式表明，單個(gè)梳模的相位波動(dòng)是由這兩個(gè)自由度的波動(dòng)推導(dǎo)出來的。相位波動(dòng)的影響對(duì)于擴(kuò)大精密計(jì)量的范圍至關(guān)重要。為了減少相位波動(dòng)的影響，需要寬的動(dòng)態(tài)范圍和高調(diào)制帶寬。通過使用快、慢壓電傳感器（PZTs） ...
系。基于飛秒鎖模激光器，目前一般可以通過鎖定其重復(fù)頻率(frep)和載波包絡(luò)偏移頻率(fceo)來使得光梳梳齒穩(wěn)定。雖然工作頻率接近100MHz重復(fù)頻率的光頻梳正在成為一種成熟的技術(shù)，但重復(fù)頻率為GHz的梳子仍然存在著大量挑戰(zhàn)。首先，傳統(tǒng)的激光器架構(gòu)很難構(gòu)建低噪聲且重復(fù)頻率>0.5 GHz的諧振結(jié)構(gòu)。然而近期，Menhir Photonics提出其MENHIR-1550飛秒激光器可以作為飛秒脈沖光梳的穩(wěn)定光源模塊。其可以在100 MHz至5 GHz的重復(fù)頻率下產(chǎn)生超低噪聲的鎖模脈沖，且生成的每一根頻率梳線功率都大于50 μW。根據(jù)其實(shí)驗(yàn)室所提供的資料，利用該激光器所形成的光梳可以做到線寬 ...
系。基于飛秒鎖模激光器，目前一般可以通過鎖定其重復(fù)頻率(frep)和載波包絡(luò)偏移頻率(fceo)來使得光梳梳齒穩(wěn)定。frep主要由諧振腔的幾何腔長L與介質(zhì)折射率n決定，使用外加電壓調(diào)控壓電陶瓷制動(dòng)器(PZT)的方法就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)frep的鎖定。相比之下，鎖定fceo則更為困難，常見的方法是通過f-2f自參考過程，生成超連續(xù)譜將光譜展寬至至少一個(gè)倍頻程，然后將低頻倍頻后與高頻拍頻測(cè)得fceo后接入鎖相環(huán)反饋器件進(jìn)行鎖定。雖然工作頻率接近100MHz重復(fù)頻率的光頻梳正在成為一種成熟的技術(shù)，但重復(fù)頻率為GHz的梳子仍然存在著大量挑戰(zhàn)。首先，傳統(tǒng)的激光器架構(gòu)很難構(gòu)建低噪聲且重復(fù)頻率>0.5GHz的 ...
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