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锁模(激光器)

1965
现代光学实验室中的锁模激光系统。

(图片仅供参考)

模式锁定是一种产生皮秒([latex]10^{-12}[/latex] 秒)到飞秒([latex]10^{-15}[/latex] 秒)级极短激光脉冲的技术。它的工作原理是迫使激光腔的多个纵向模式以固定的相位关系振荡。这将导致这些模式发生建设性干涉,从而产生一个在腔内循环的单个高强度超短脉冲。.

典型的激光腔支持多个纵模,每个纵模对应一个特定的谐振频率。在正常的自由运转激光器中,这些模式以随机相位独立振荡。锁模技术可以使这些模式的相位同步。当模式相位锁定时,它们在特定的时空点发生相长干涉,形成一个强度高、持续时间短的脉冲。在其他所有时刻,它们发生相消干涉,导致脉冲强度接近于零。最终,激光腔内会循环出现一串超短脉冲,每次往返都会从输出耦合器发射一个脉冲。

The duration of a mode-locked pulse is inversely proportional to the spectral bandwidth of the gain medium. A wider gain bandwidth supports more longitudinal modes, which can be locked to create a shorter pulse. This is governed by the Fourier uncertainty principle: [latex]\Delta t \Delta u \ge K[/latex], where [latex]\Delta t[/latex] is the pulse duration, [latex]\Delta u[/latex] is the spectral bandwidth, and K is a constant near unity. Techniques for achieving mode-locking can be active (using an external modulator like an acousto-optic modulator) or passive (using a saturable absorber, a material whose absorption decreases at high light intensity). Passive mode-locking, particularly Kerr-lens mode-locking, has produced the shortest pulses to date, reaching the attosecond ([latex]10^{-18}[/latex] s) regime.

UNESCO Nomenclature: 2210
- 光学

类型

技术

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 激光的发明
  • 对激光纵模的理解
  • 快速光调制器和非线性光学材料的开发
  • 波叠加的傅里叶分析

应用程序

  • 飞化学
  • 多光子显微镜
  • 用于计量的光频梳
  • 太赫兹产生
  • 超快光谱学
  • 激光眼科手术(飞秒激光)

专利:

NA

潜在创新理念

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Related to: mode-locking, ultrashort pulse, femtosecond, picosecond, laser, longitudinal modes, phase locking, fourier transform, saturable absorber, kerr-lens modelocking.

历史背景

锁模(激光器)

1961
1962
1963
1965
1970
1970
1974-11-15
1960-05-16
1962
1963
1964
1968
1970
1970
1975

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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