在現(xiàn)代光學領(lǐng)域,激光器鎖模技術(shù)是一項具有重要意義的關(guān)鍵技術(shù)。它為實現(xiàn)超短脈沖激光的產(chǎn)生提供了基礎(chǔ),廣泛應用于材料科學、生物醫(yī)學、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。標準連續(xù)波(CW)激光器發(fā)出恒定的輸出光束,而鎖模激光器會產(chǎn)生一系列超短脈沖,其持續(xù)時間可以達到飛秒量級(10-15秒)或皮秒(10-12秒)。這些特殊的時間尺度通過跨學科應用開啟了超快科學和技術(shù)領(lǐng)域。
激光鎖模的分類
鎖模技術(shù)主要分為兩大類:主動鎖模和被動鎖模。
主動鎖模:需要周期性地調(diào)制激光器諧振腔的損耗或光程,通常通過聲光調(diào)制器、電光調(diào)制器等有源器件實現(xiàn)。主動鎖模產(chǎn)生的脈沖寬度通常在皮秒量級。主動鎖模激光器的脈沖重復頻率可以通過外部調(diào)制信號精確控制。
被動鎖模:不依賴外部信號,而是利用激光器內(nèi)部的非線性光學元件(如飽和吸收體)實現(xiàn)鎖模。被動鎖??梢援a(chǎn)生更短的脈沖,達到飛秒量級。被動鎖模技術(shù)中,常用的飽和吸收體包括染料盒、半導體可飽和吸收鏡(SESAM)等。這些吸收體具有在強光下吸收率降低的特性,有助于形成超短脈沖。被動鎖模激光器的穩(wěn)定性和鎖模的發(fā)生率可能低于主動鎖模激光器。
激光鎖模的基本原理
通過某種方式使激光器中振蕩的多個縱模(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,峰值功率遠高于平均功率。激光器鎖模技術(shù)通過巧妙地控制和鎖定縱模的位相,成功實現(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)生強烈的光爆發(fā)。
激光鎖模的基本理論
在激光腔中,兩個向相反方向移動的光波的相互作用會產(chǎn)生駐波,形成一組稱為縱向模式的離散頻率。當模態(tài)間距為 Δν 時,這些模態(tài)可以根據(jù)它們的相位關(guān)系進行破壞性或建設(shè)性干擾。
(其中 c 是光速,L 是諧振器長度)
當同相時,相長干涉會導致超短脈沖的產(chǎn)生,即激光鎖模,脈沖間隔由往返時間決定:
脈沖持續(xù)時間取決于在相位 (N) 中振蕩的模式數(shù)量和每個脈沖的形狀。表現(xiàn)出高斯時間形狀的脈沖的最小脈沖持續(xù)時間 (Δt) 由下式給出:
其中 0.441 表示脈沖的“時間帶寬積”,它因脈沖形狀而異。對于超短脈沖激光器,通??紤]雙曲正割平方 (sech2) 脈沖形狀,產(chǎn)生時間帶寬積 0.315。
產(chǎn)品說明
產(chǎn)品型號:WAVEGUARD
品牌名稱:OPTOGAMA
1.5 μm激光器可根據(jù)要求提供 532 nm、355 nm 或 266 nm的附加諧波模塊?!癢aveguard”系列1.5 μm激光器具有高達3 pm的波長穩(wěn)定能力,并且可根據(jù)要求提供帶有光電二極管的激光模塊以控制脈沖重復率。
產(chǎn)品特點:
· 堅固緊湊的設(shè)計
· 內(nèi)部和外部TTL觸發(fā)
· 激光控制器帶USB或RS232接口
· 提供OEM版本
產(chǎn)品參數(shù):
WAVEGUARD標準參數(shù) | |
波長 | 1064 nm(可定制波長) |
重復頻率 | 1 Hz - 10 kHz |
脈沖能量 | Up to 400 μJ |
能量穩(wěn)定性 | <2 % |
偏振對比度 | >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 | 波長 | 重復頻率 | 脈沖能量 | 平均輸出功率 | 脈沖持續(xù)時間 |
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 |