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脉冲激光器知识分享

    脉冲激光器知识分享

    简单的方法是在连续激光外部安装一个调制器。这种方法产生较快的皮秒级脉冲,简单易行,峰值功率不超过连续光功率。更有效的脉冲方式是在激光室内调制,能量存储在脉冲串的off-time中,然后释放到on-time。这里对比一下两种方法。

    常见的四种激光调制方式:增益开关、Q开关(损耗开关)、室内倒置和锁模。

    通过调节提取功率,放大开关来产生短脉冲。举例来说,一个半导体增益开关激光器可以产生数秒到百皮秒的脉冲。它具有较低的能量,但重频、脉宽等灵活性。2018年,东京大学研究人员称,飞秒级增益开关半导体激光器意味着打破了40年的技术瓶颈。

    强纳秒脉冲通常是由一个Q开关激光产生,在腔内多次发射,能量在几毫米到几个焦距之间,与系统大小有关。

    一般来说,一般中能(一般不超过1μJ)的皮秒和飞秒脉冲主要是由锁模激光产生,激光谐振腔有连续循环的超短脉冲,腔内脉冲通过输出耦合镜发出脉冲,一般在10MHz到100GHz之间。下面的图表是一种完全正常的色散(ANDi)消耗单色光纤激光器,大多数可选用Thorlabs标准器件(光纤、透镜、座位和移位台)。

    熔融石英一次反射的散度=1.5mm,可补偿散度。

    脉动的时频范围。

    这类线性随时间变化的脉冲通常很简单,可用高斯和sech函数表示。脉宽(也称为脉宽)较常用于半长宽(FWHM)值,即光功率至少为峰功率的一半以上,通过Q开关激光产生纳秒级短脉冲,通过锁模激光产生从几十皮秒到飞秒级的超短脉冲。高速度电子技术中,较快只能测量几十皮秒,短脉冲只能利用自动关联器、FROG、SPIDER等纯光学技术。

    脉冲能量(Ep)、峰值功率(Pp)和脉宽(pp)关系式计算脉宽。

    其中,fs是一个系数,它与脉冲的形状有关,高斯脉冲约为0.94,sech脉冲约为0.88,但是通常为1。

    脉冲宽度可用频率、波长或角频表示。在带宽较小的情况下,用带宽和频带变换,其中λ分别为中心带宽和频率,△和λ分别表示带宽和频率带宽。

    限定频带脉冲。

    在特殊形态下,无响号时,脉冲的频谱宽度较小。在这个过程中我们称之为波段极限或傅里叶变换极限脉冲,它的乘积是常数,这个常数叫做波段积累(TBP)。这些脉冲的时间带宽累积为0.441和0.315,并且能够计算出实际脉冲的鸣叫次数和累积的群延迟散。