文档介绍：苏州大学文正学院 09 光信息激光原理期末 A卷 。产生激光的要素:工作物质——实现粒子数反转, 激励能源——使原子被激发,光学谐振腔——①选择激光模式,提高激光的相干性。②提供光的正反馈。实现光的受激辐射放大。先看三个不同频率光波的叠加: E i = E 0 cos(2 πν i t+ ? i ) i=1,2,3 设三个振动频率分别为ν 1 、ν 2 、ν 3的三个光波沿同一方向传播,且有关系式: ν 3 =3 ν 1, ν 2 = 2 ν 1 , E 1 = E 2 =E 3 = E 0若相位未锁定,则此三个不同频率的光波的初位相? 1 、? 2、? 3 彼此无关, 如左图,由于破坏性的干涉叠加,所形成的光波并没有一个地方有很突出的加强。输出的光强只在平均光强 3 E 0 2 /2 级基础上有一个小的起伏扰动。-E 0 E 0 I(t) 0 E(t)v 3 =3v 1 , v 2 =2v 1, 初相位无规律 v 3v 2v 1 未锁相前的三个光波的叠加 time 3 E 0 2 /2 2、锁模的基本原理和方式注意 (-6) 式-E 0 E 0 I(t) 0 E(t)v 3 =3v 1 , v 2 =2v 1, 初相位无规律 v 3v 2v 1 未锁相前的三个光波的叠加 time 但若设法使? 1 = ? 2 = ? 3 =0 时,有 E 1 = E 0 cos(2 πν 1 t) E 2 = E 0 cos(4 πν 1 t) E 3 = E 0 cos(6 πν 1 t) 9E 9E 3 2 1 t 1/v 0 2/(3v ) 1/(3v ) -E E0 I(t) E(t)v 3 =3 v 1 , v 2 =2 v 1, 初位相相同(0) vv v 三个光波的相位锁定当 t=0 时, E = 3 E 0 , E 2 = 9 E 0 2 ; t = 1/(3 ν 1)时, E 1 = E 0 cos(2 π/3 ) = - E 0 /2, E 2 = E 0 cos(4 π/3 ) = - E 0 /2, E 3 = E 0 cos(2 π) = E 0 , 三波叠加的结果是: E = E 1 + E 2 + E 3 = 0; 同理可得, t=2/(3 ν 1 )时, E = 0 ; t = 1/ ν 1时, E = 3 E 0……。这样就会出现一系列周期性的脉冲,见下图。当各光波振幅同时达到最大值处时,由于“建设性”的干涉作用,就周期性地出现了极大值( I = E 2 = 9 E 0 2)。当然, 对于谐振腔内存在多个纵模的情况,同样有类似的结果。 9E 0 2 9E 0 23 2 1 t 1/v 1 0 2/(3v 1) 1/(3v 1) -E 0E 00 I(t) E(t)v 3 =3v 1 , v 2 =2v 1, 初位相相同(0) v 3v 2v 1 三个光波的相位锁定-E 0 E 0 I(t) 0 E(t)v 3 =3v 1 , v 2 =2v 1, 初相位无规律 v 3v 2v 1 未锁相前的三个光波的叠加 time 3 E 0 2 /2 如果采用适当的措施使这些各自独立的纵模在时间上同步,即把它们的相位相互联系起来,使之有一确定的关系(? q+1 - ? q =常数),那么就会出现一种与上述情况有质的区别而有趣的现象; 激光器输出的将是脉宽极窄、峰值功率很高的光脉冲,这就是说, 该激光器各模的相位己按照? q+1 - ? q =常数的关系被锁定,这种激光器叫做锁模激光器,相应的技术称为“锁模技术”。 9E 0 2 9E 0 2 3 2 1 t 1/v 1 0 2/(3v 1) 1/(3v 1) -E 0 E 00 I(t) E(t)v 3 =3v 1 , v 2 =2v 1, 初位相相同(0) v 3v 2v 1 三个光波的相位锁定 。锁模的方法 。 ,并有确定的初相位关系,不需要在谐振腔内插入任何调制元件,就可以实现纵模锁定的方法。 4. 同步泵浦锁模 如果要通过周期性地调制谐振腔的增益来实现锁模,则可以采用一台主动锁模激光器的脉冲序列泵浦另一台激光器来获得。这种方式就是同步泵浦锁模。按输出方式分: 脉冲输