鎖模激光器的被動鎖模被動鎖模技術不需要激光器外部的信號（例如調制器的驅動信號）來產生脈沖。相反，他們使用腔中的光來引起某些腔內元素的變化，然后它本身會產生腔內光的變化。實現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器件，它表現出與強度相關的透射，這意味著該器件的行為取決于通過它的光的強度。對于被動鎖模，理想情況下，可飽和吸收體選擇性地吸收低強度光，但透射足夠高強度的光。當放置在激光腔中時，可飽和吸收體會衰減低強度的連續光。然而，由于非鎖模激光器所經歷的有點隨機的強度波動，任何隨機的、強烈的尖峰都會優先通過可飽和吸收體傳輸。隨著腔體中的光振蕩，這個過程重復，導致高強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制深度，脈沖能量必須足夠高以讓吸收層發生光漂白。為了滿足這個條件，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上另一個重要的參數是損傷閾值，制造商用強度來表示它。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，我們設計輸出耦合為10%，重復頻率為56MHz，相應的腔內脈沖能量是0.36uJ。SESAM上的束腰接近250um，產生的能量密度是183uJ/cm2，這個值是飽和注入量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，并且能獲得穩定的模式鎖定，但 ...
功率為幾瓦的鎖模激光器達到接近一太瓦的峰值脈沖功率。腔外調制本質上是光開關，可以打開和關閉光束，或者改變其強度，但這些不會影響潛在的激光性能。 腔外調制的應用范圍很廣，從工業材料的加工到共聚焦和多光子顯微鏡的科研應用，以及眼科手術等醫療應用。調制器也可用于脈沖選擇，調制器從快速脈沖流中挑選出單個脈沖或猝發脈沖，隨后放大。脈沖選擇在科研和工業的超快激光系統中都有應用。調制技術早期對激光調制的嘗試是基于機械或機電方法，如快門或快速傾斜檢流鏡，但這些方法對許多應用來說還不夠快。因此，兩種完全不同的快速調制技術被開發出來：這就是電光調制器（EOM）和聲光調制器（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時域示意圖。當激光器內存在多種頻率的光，且它們的相位如果在某一時間點達到穩定一致，就實現了鎖模，在它們相位相同的時間點激光器會輸出峰值脈沖。設第q個頻率的光振幅、角頻率、初始相位分別為、、。在空間z=0處，的電場可表示為：激光器的所有光的總和電場表示為：由于激光器內的多模(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。時域上光強無規則。但通過鎖模技術使激光器諧振腔中的的多模光初始相位一致：設諧振腔內有共個模，又設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表達式，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，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換，都承諾提高易用性和更低的成本，但目前使用這些系統需要在性能上進行權衡。相干拉曼顯微鏡的激發需要(至少)兩個激光波長，其中一個波長必須是可調的，以匹配分子振動頻率的差頻。此外已經證明，用幾皮秒的激光脈沖寬度激發CARS和SRS可以理想地平衡高效生成非線性信號所需的高峰值功率與相對狹窄的光譜帶寬(<1 nm)的要求，以匹配分子振動的固有線寬。對于高速成像，至少需要10Mhz的重復頻率，理想情況下應該更高。這是因為在視頻速率成像中，數據是以每秒1000萬像素的速度獲取的，并且CARS至少需要 ...
紀，由于超快鎖模激光器的進步，Sunney Xie和他的同事們率先將CARS9和SRS10用于無標簽化學顯微鏡。從那時起，這些技術已被廣泛用于化學、生物學和材料科學研究。 CARS和SRS有很多相似之處；這些非線性光學過程通常發生在相同的條件下，儀器設置也幾乎相同。然而，也有一些不同之處；就像自發拉曼一樣，CARS信號（圖1，ωas反斯托克斯）與進入的激光束（ωp，泵浦，ωs斯托克斯）相比，發生在不同的波長。用短通濾波器很容易將信號與入射光分開。到達檢測器的光子總量很小，更敏感的光子檢測器，如光電倍增管（PMTs）被用來檢測。然而，CARS受到由其他非共振非線性光學效應產生的背景的影響。這些效 ...
質低相位噪聲鎖模激光器，來滿足高端基本時間常數變化應用研究的需求[14 16]。近期，長期相位穩定性和較佳噪聲性能都在微波和光學頻率之間的高精度合成中找到了新的應用，例如，在產生高純微波的本振中，在同步激光微波網絡中，以及在雷達系統中，[19]。對相位噪聲性能的Z終限制的關鍵，是通過對兩個自由度fr和fceo的波動來控制設定的。考慮和基波波動對梳狀線的貢獻，各模態n的相位噪聲功率譜密度（PSD）該表達式表明，單個梳模的相位波動是由這兩個自由度的波動推導出來的。相位波動的影響對于擴大精密計量的范圍至關重要。為了減少相位波動的影響，需要寬的動態范圍和高調制帶寬。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頻率(frep)和載波包絡偏移頻率(fceo)來使得光梳梳齒穩定。雖然工作頻率接近100MHz重復頻率的光頻梳正在成為一種成熟的技術，但重復頻率為GHz的梳子仍然存在著大量挑戰。首先，傳統的激光器架構很難構建低噪聲且重復頻率>0.5 GHz的諧振結構。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定光源模塊。其可以在100 MHz至5 GHz的重復頻率下產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。根據其實驗室所提供的資料，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頻率(frep)和載波包絡偏移頻率(fceo)來使得光梳梳齒穩定。frep主要由諧振腔的幾何腔長L與介質折射率n決定，使用外加電壓調控壓電陶瓷制動器(PZT)的方法就可以實現對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，生成超連續譜將光譜展寬至至少一個倍頻程，然后將低頻倍頻后與高頻拍頻測得fceo后接入鎖相環反饋器件進行鎖定。雖然工作頻率接近100MHz重復頻率的光頻梳正在成為一種成熟的技術，但重復頻率為GHz的梳子仍然存在著大量挑戰。首先，傳統的激光器架構很難構建低噪聲且重復頻率>0.5GHz的 ...
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