激光锁模技术原理

产生激光超短脉冲的技术通常称为锁模. 这是因为自由运行的激光器通常同时具有许多不同模式或频率的激光脉冲，并且只有当这些激光模式的相位彼此锁定时自锁模原理，才可以生成激光超短脉冲或锁模脉冲. . 实现锁模的方法有很多，但通常可以分为两类: 主动锁模和被动锁模. 主动锁模是指周期性地向激光器提供调制信号以周期性地改变激光器的增益或损耗以达到锁模目的的方法. 被动锁模利用材料特性的非线性吸收或非线性相变产生激光超短脉冲.

目前，最广泛使用的产生飞秒激光脉冲的Kerr Lens锁模技术是一种独特的无源锁模方法. Kerr透镜锁模实际上是利用材料的折射率特性来改变光强度自锁模原理，因此在激光操作中由尖峰脉冲获得的增益高于连续背景激光增益，最后是短脉冲输出已实现.

在激光器实现锁模操作后，在正常情况下，在腔体中来回传输仅一个激光脉冲. 每当该脉冲到达激光器的输出镜时，一部分光便通过输出镜耦合出腔. 因此，锁模激光器的输出是一系列等距激光脉冲. 相邻脉冲之间的时间间隔等于激光腔中光脉冲的往返时间，称为腔周期. 锁模激光器产生的激光脉冲的宽度是否短至飞秒，主要取决于色散特性，非线性特性以及两者之间的平衡. 最终极限脉冲宽度受增益介质的光谱范围限制.

飞秒激光测量的重要技术指标是: 脉冲宽度，平均功率和脉冲重复频率. 此外，还有光谱宽度和脉冲宽度乘积，脉冲的中心波长，输出光斑大小和偏振方向. 脉冲重复频率实际上告诉我们激光脉冲序列中两个相邻脉冲之间的间隔. 从平均功率和脉冲重复频率可以得到单脉冲能量，从单脉冲能量和脉冲宽度可以得到脉冲的峰值功率.

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