被动锁模(Passive Mode Locking)

更新时间:2024-11-23 09:16:52

分类: 激光

定义: 基于激光谐振腔内可饱和吸收体的锁模技术

被动锁模(Passive Mode Locking) 详述

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目录

1. 诞生背景

被动锁模技术的诞生背景与激光技术的发展密切相关。早在20世纪60年代,科学家们就开始研究如何产生超短脉冲激光。经过多年的研究,科学家们发现,通过在激光谐振腔内加入可饱和吸收体,可以实现激光的锁模输出,从而产生超短脉冲。这就是被动锁模技术的诞生背景。

2. 相关理论或原理

被动锁模技术的基本原理是利用可饱和吸收体的非线性特性,使得激光脉冲在谐振腔内形成稳定的锁模态。当激光通过可饱和吸收体时,高强度的激光脉冲会使吸收体的吸收饱和,从而减小其对激光的吸收,使得激光脉冲得以通过。而低强度的激光则会被吸收体吸收,从而形成锁模态。

3. 重要参数指标

被动锁模激光器的重要参数指标主要包括脉冲宽度、脉冲重复频率、峰值功率和平均输出功率等。其中,脉冲宽度是指激光脉冲的时间宽度,通常在皮秒(ps)或飞秒(fs)级别。脉冲重复频率是指激光脉冲每秒钟产生的次数,通常在MHz或GHz级别。峰值功率是指激光脉冲的最大功率,通常在千瓦(kW)或兆瓦(MW)级别。平均输出功率是指激光器在连续工作时的平均功率,通常在毫瓦(mW)或瓦特(W)级别。

4. 应用

被动锁模激光器在许多领域都有广泛的应用,如光通信、生物医学、材料加工、科学研究等。在光通信领域,被动锁模激光器可以作为光源,用于产生高速的光脉冲信号。在生物医学领域,被动锁模激光器可以用于光学显微镜、光学相干断层扫描等技术。在材料加工领域,被动锁模激光器可以用于微纳加工、激光切割等技术。在科学研究领域,被动锁模激光器可以用于超快光谱学、激光精密测量等技术。

5. 分类

根据可饱和吸收体的类型,被动锁模激光器可以分为半导体饱和吸收镜锁模激光器、石墨烯锁模激光器、碳纳米管锁模激光器等。其中,半导体饱和吸收镜锁模激光器是最早出现的被动锁模激光器,其优点是结构简单,性能稳定。石墨烯锁模激光器和碳纳米管锁模激光器则是近年来新兴的锁模激光器,其优点是脉冲宽度短,峰值功率高。

6. 未来发展趋势

随着科技的发展,被动锁模激光器的未来发展趋势主要表现在以下几个方面:一是脉冲宽度的进一步缩短,目前已经有研究报告表明,使用新型的可饱和吸收体,如二维材料,可以实现飞秒级别的脉冲宽度。二是峰值功率的进一步提高,通过优化激光器的结构和工作参数,可以实现更高的峰值功率。三是应用领域的进一步拓宽,随着被动锁模激光器性能的提高,其在光通信、生物医学、材料加工等领域的应用将更加广泛。

7. 相关产品及生产商

目前市场上的被动锁模激光器产品主要由以下几家公司生产:一是美国的Coherent公司,其产品包括Mira系列、Chameleon系列等;二是德国的TOPTICA公司,其产品包括FemtoFiber系列等;三是中国的上海光学精密机械研究所,其产品包括SPML系列等。

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