锁模激光器技术指标参数
第十章 锁模技术
P q P 0 10 0.75 7.5w
③ Pm=N2P0=1000.75=75w
2 L 2 1 .5 8 T 10 s 8 c 3 10
T 10 8 10 9 s N 10
或
1 1 9 1 . 05 10 s 6 T 950 10
ln 2 ln 2
c 3 108 q 100MHz 2L 2 1.5
T 950 q [ ] 1 [ ] 1 10 q 100
② I Is ( 2 1) 50 (2 2 - 1) 150w/mm 2
0
1 P 0 1 STI 0 2 2 1 0.01 150 0.75 w
二、输出强度
I = I0
sin 2 ( Na 2 )
I0:一个纵模的输出强度 N:纵模个数 c 2 q L :相邻两纵模圆频率间隔 :相邻两纵模的相位差
sin 2 ( a 2) a t
对于非锁模脉冲
qc 纵模频率 vq 2 L
I t E t [ Eq cos(qt q )]2
合光场为
q n
E q (t)
n q n
q n
i[(ω 0 q )t ( 0 q )] i(ω 0 t 0 ) E e A (t) e 0 n
n
A(t) E 0
iq(t ) e E0
q n
iqa e
E 0 [e
N
纵模间隔
c v 2L
=0
对于锁模脉冲：设腔内共有N=2n+1个纵模, 第q=0模的圆频率、初相位为:0、0;第q模 为:q=0+q、q= 0 +q 第q模的光场为
npr光纤锁模波长
npr光纤锁模波长NPR光纤锁模波长光纤锁模激光器是一种基于光纤技术的激光器，它具有高功率、窄线宽和稳定输出等优点，被广泛应用于光通信、激光雷达和光学测量等领域。
而NPR（Nonlinear Polarization Rotation）光纤锁模波长则是指在光纤锁模激光器中，通过非线性极化旋转技术实现的波长选择。
在传统的光纤锁模激光器中，常使用光纤光栅或其他光谱滤波器来实现波长选择。
然而，这种方式存在着一些限制，比如调谐范围狭窄、调谐精度有限等问题。
而NPR光纤锁模波长则通过利用非线性极化旋转效应，可以实现更宽广的波长选择范围和更高的调谐精度。
NPR光纤锁模波长的实现原理是利用光纤中的非线性极化旋转效应。
当一束光经过一段光纤时，由于光纤的非线性特性，光的偏振状态会发生旋转。
而当光脉冲的功率足够大时，非线性极化旋转效应会引起频率差异，从而实现波长的选择。
具体来说，NPR光纤锁模激光器中通常包含了一个非线性光纤和一个偏振控制器。
非线性光纤用于产生非线性极化旋转效应，而偏振控制器则用于调节光的偏振状态。
通过调节偏振控制器的参数，可以实现对光的偏振状态和频率的调谐，从而选择特定的波长。
NPR光纤锁模激光器在波长选择上具有很大的灵活性和精确性。
它可以实现连续的波长调谐，并且可以选择窄线宽的激光输出。
此外，由于NPR光纤锁模波长的实现是基于非线性效应，因此它对光纤的色散特性不敏感，可以避免由色散引起的波长漂移问题。
NPR光纤锁模波长在光通信领域有着广泛的应用。
它可以用于光纤传输系统中的波长选择和光谱整形，实现高速、高容量的光通信。
同时，NPR光纤锁模波长还可以用于光纤传感器中，实现对光纤中的温度、应力、压力等物理参数的测量。
NPR光纤锁模波长是一种基于非线性极化旋转效应的波长选择技术。
它具有广泛的应用前景，在光通信、光学测量和光学传感等领域都有着重要的作用。
随着光纤技术的不断发展，相信NPR光纤锁模波长会在未来发挥更大的作用，推动光纤激光器的性能和应用的进一步提升。
固体锁模激光器
四、被动锁模原理
在激光谐振腔中插入可饱和吸收体（半导体可饱和吸收镜、碳纳米管、硫化钨、黑磷）来调
节腔内的损耗．当满足锁模条件时，就可获得一系列的锁模脉冲。根据锁模形成过程的机理和特 点，被动锁模分为固体激光器的被动锁模和染料激光器的被动锁模两种类型。
1. 工作原理
由于吸收体的可饱和吸收系数随光强的增加而下降，所以高增益激光器所产生的高强度 激光能使吸收体吸收饱和。图示出了激光通过吸收体的透过率T随激光强度 I 的变化情况。 强信号的透过率较弱信号的为大，只有小部分为吸收体所吸收。强、弱信号大致以吸收体的 饱和光强 Is来划分。大于Is的光信号为强信号，否则为弱信号。
v3
v1
技术”。
3 E02 /2
0
time
未 锁相 前的 三个 光 波 的 叠加
二、实现锁模的方 法
三. 声光驻波场振幅调制主动锁模
1.时域分析
设在t1时刻通过调制器的光信 号受到的损耗为 t ，在经过 2L/c时间往返一周后，这部分 光信号受到的损耗为 t1 2 L / c ， 如果 t 的周期 Tm 2 L / c ，则这 部分信号每往返一次受到相同 的损耗。则有：
固体锁模激光器
锁模原理 实现锁模的方法 主动锁模 被动锁模
锁模：调Q技术得到的脉宽有所极限，为了得到更窄的脉冲在 光纤通讯、医学、激光精细微加工、高密度信息存储和记录及 非线性光学等领域的应用，从而诞生锁模技术。
激光器的分类方法有很多种,一般按照产生激光的工作物质不 同分类,或者按照工作方式分类。用激光二极管(LD)泵浦固体工 作物质的激光器(简称DPSSL)就是所谓的全固态激光器。
锁模激光器
西安邮电大学光电子技术及应用锁模激光器班级：软件1103班学号：04113098院（系）：计算机学院姓名：刘歌歌2013年12月8日一、摘要本文主要介绍了锁模的基本原理和应用前景，并简单介绍了锁模激光器。
二、关键词：锁模激光器，工作原理，应用和前景三、引言如果在激光谐振腔内不加入任何选模装置，那么激光器的输出谱线是由许多分立的，由横纵模确定的频谱组成的。
锁模就是将多纵模激光器中各纵模的初相位关系固定,形成等时间间隔的光脉冲序列。
使各纵模在时间上同步，频率间隔也保持一定，则激光器将输出脉宽极窄、峰值功率很高的超短脉冲。
发展前景：目前,最为广泛使用的一种产生飞秒激光脉冲的克尔透镜锁模（Kerr Lensmode locking)技术是一种独特的被动锁模方法。
科尔透镜锁模实际上是利用了材料的折射率随光强变化的特性使得激光器运转中的尖峰脉冲得到的增益高出连续的背景激光增益，从而最终实现短脉冲输出。
一台激光器实现锁模运转后，在通常情况下，只有一个激光脉冲在腔内来回传输，该脉冲每到达激光器的输出镜时，就有一部分光通过输出镜耦和到腔外。
因此，锁模激光器的输出是一个等间隔的激光脉冲序列。
相邻脉冲间的时间间隔等于光脉冲在激光腔内的往返时间，即所谓腔周期。
一台锁模激光器所产生的激光脉冲的宽度是否短到飞秒量级主要取决于腔内色散特性、非线性特性及两者间的相互平衡关系。
而最终的极限脉宽则受限于增益介质的光谱范围。
衡量一台飞秒激光器的重要技术指标为：脉冲宽度、平均功率和脉冲重复频率。
此外，还有谱宽与脉宽积，脉冲的中心波长，输出光斑大小，偏振方向等。
脉冲重复频率实际上告诉我们了激光脉冲序列中两相邻脉冲间的间隔。
由平均功率和脉冲重复频率可求出单脉冲能量，由单脉冲能量和脉冲宽度可求出脉冲的峰值功率。
四、锁模激光器的原理1、多模激光器的输出特性为了更好地理解锁模的原理，先讨论未经锁摸的多纵模自由运转激光器的输出特性。
腔长为L 的激光器，其纵模的频率间隔为LC v v v q q q 21=-=∆+ （1） 自由运转激光器的输出一般包含若干个超过阀值的纵模，这些模的振幅及相位都不固定，激光输出随时间的变化是它们无规则叠加的结果，是一种时间平均的统计值。
皮秒锁模激光器说明书ver 1.2
皮秒锁模绿光激光器用户手册目录1.激光安全须知 (1)2.产品说明 (1)皮秒锁模激光器概述 (1)包装清单 (1)产品规格 (2)平均输出功率 (2)环境条件 (2)实用规格 (2)激光器外形图 (3)3.安装与连接 (6)4.运转——开机步骤 (8)5.关机步骤 (9)6.激光器重复频率的改变 (9)7.Burst Mode（成组模式） (10)8.激光器快门接口 (10)9.激光器功率的改变 (11)10.故障排除 (12)11.电源Interlock (13)12.RS232接口 (13)1. 激光安全须知激光器皮秒绿光输出功率可达30W ，输出为可见光，为第四类（Class IV ）激光产品。
使用过程中应避免眼睛或者皮肤受到从光学输出镜直接或者散射的辐射光照射。
2. 产品说明皮秒锁模激光器概述皮秒锁模激光器由1个激光头，1个振荡器电源，2个放大器电源和1个水机构成。
激光头分成锁模振荡器，脉冲选出，放大器和倍频模块四部分；振荡器电源包含一个30W 二极管；每个放大器电源包含2个50W 二极管。
包装清单外包装：1.木箱1：用于包装1激光头和3个激光电源2.木箱2：用于包装水机产品规格平均输出功率环境条件实用规格激光器外形图Fig. 1顶视图Fig. 2 前视图Fig. 3 侧视图Fig. 4 后视图3.安装与连接按下系列图所示连接水机，电源，激光头之间线缆和水管。
水机出水水机进水RF射频电缆激光头进水DB26电缆BNC同轴电缆激光器出水RF 射频电缆BNC 电缆DB9线缆DB26电缆DB9线缆振荡器电源放大器电源 1放大器电源 2放大器1进水放大器2进水放大器1出水放大器2出水4.运转——开机步骤水机水箱内加满蒸馏水将水机插头插入220V交流插座水机开始运转，水不够时添加蒸馏水直至淹没水位计。
顺时针旋转振荡器电源钥匙开关至On打开振荡器电源顺时针旋转2个放大器电源钥匙开关至On 打开放大器电源按振荡器电源的Diode按钮a)b)预热锁模振荡器a)菜单中Motor处于第一行时，按图上所示按钮启动电机，使电机振动锁模。
激光器锁模技术
脉冲的半功率点的时间间隔近似地等于 ， 因而可认为脉冲宽度近似等于
为锁模激光的带宽，它显然不可能超过工作 物质的增益带宽，这就给锁模激光脉冲带来一 定的限制
实现锁模的方法
下面我就以损耗调制为例，说明振幅调制锁模的原理：
利用声光或电光调制均可实现振幅调制锁模
调制激光工作物质的增益或腔内损耗,均可使激光振幅得到调
锁模脉冲光强曲线 N=3，即 （2N+1）=7
当
(t ) 2 m 时，光强最大
最大光强为：
1 sin (2 N 1)( t ) 2 2 2 2 I m E0 lim (2 N 1) E0 ( t ) 2m 2 1 sin ( t ) 2
可见，相位调制与振幅调制光波类似，调制后，也存在一系 列边带，锁模机理类似
Eq (t) E0e
结果：
i[(0 q)t 0 q ]
激光器输出的总光场是（2N+1）个纵模相干叠加的
E (t)
1 sin (2 N 1)( t ) 2 E0 cos(0 t) 1 sin ( t ) 2
q N
Ee
q
N
i[(0 q ) t 0 q ]
[E0T0 T0E0cos(m t)]cos(0 t 0 )
A0[1 m cos(m t)] cos(0 t 0 )
1 1 A0 cos(0 t 0 ) mA0 cos[(0 m ) t 0 ] mA0 cos[(0 m ) t 0 ] 2 2
当调制器介质折射率按外加调制信号而周期 性改变时，光波在不同时刻通过介质，便有 不同的相位延迟
假设未调制的光场：E(t) E0 cos(0 t 0 ) 相位调制函数为： (t) cos t 则经过调制后的光场就变为： E(t) E0 cos(0 t 0 cos t) 角频率的变化量为：
锁模光纤激光器的光谱
锁模光纤激光器的光谱锁模光纤激光器是一种高性能光纤激光器，其光谱具有独特的特点。
锁模光纤激光器通过被动锁模技术实现超短脉冲输出，具有很高的稳定性和可靠性。
其光谱特点主要表现在以下几个方面：1. 光谱宽度：锁模光纤激光器的光谱宽度相对较窄，这是由于被动锁模技术本身的特点决定的。
被动锁模光纤激光器通常采用线性光纤光栅或非线性光纤光栅作为光谱调节元件，通过调节光纤内的增益和损耗来实现光谱的窄化。
2. 光谱形状：锁模光纤激光器的光谱形状通常为高斯型或近高斯型分布。
这种光谱形状有利于实现较高的光束质量和输出功率。
同时，高斯型光谱具有良好的谱线对称性，有利于实现稳定的锁模输出。
3. 输出功率和波长调节：锁模光纤激光器的输出功率和波长可以通过调节泵浦源的功率、光纤激光器的结构以及光谱调节元件来实现优化。
在实际应用中，锁模光纤激光器通常需要具备较高的输出功率，以满足各种应用场景的需求。
4. 光谱稳定性：锁模光纤激光器具有较高的光谱稳定性，这是由于其被动锁模技术的特性所决定的。
在被动锁模光纤激光器中，锁模稳定性主要取决于光纤激光器内部的噪声源和光谱调节元件的稳定性。
通过选用高品质的光谱调节元件和优化光纤激光器结构，可以进一步提高光谱稳定性。
5. 光谱可调性：部分锁模光纤激光器具有光谱可调性，这意味着可以通过调节光谱调节元件或泵浦源来实现光谱的连续调整。
这种可调性有利于满足不同应用场景对光谱的需求。
综上所述，锁模光纤激光器的光谱具有窄宽度、高光束质量、良好的光谱形状、较高的输出功率和光谱稳定性等特点。
通过优化光纤激光器结构和光谱调节元件，可以进一步提高锁模光纤激光器的光谱性能。
4.7 激光器的锁模-20200513
1/4 plate
Pockels cell
Nd:YAG Rod Dielectric polarizer
PZT
Nd:YAG Rod
Flashlamp
脉冲调Q Nd:YAG激光器示意图
16
2
sin2 1 t
2
第二四、章锁激模光器脉的冲工特作特性性
(1) 峰值功率 (光强极大值Im )
当 t 2m (m 0,1,......) 时有极大值：
sin2 1 (2N 1)(t )
Im
E02
.
t
lim
2m
2 sin2 1 (t )
(2N 1)2 E02
2
锁模后脉冲峰值功率是未锁模时的(2N＋1)倍
未锁定时
I
t
(2N
1)
E
2 0
(
t
)
模式个数多，有利于锁模脉冲峰值功率的提高
模式个数
振荡模式增多的途径：1、Lq 2、F
(2) 锁模脉冲间隔－相邻脉冲极大值之间间隔 (T0)
T0
2
2L c
1
q
第(3四)章脉激冲光宽器度的(工)作脉特性冲半功率点的时间间隔
2
2N 1
2L' c
1 2N 1
q
t=0
t=1/31 t=2/31 t= 1/1
E1=E2=E3=E0 E1=E2=-1/2E0 , E3=E0 E1=E2=-1/2E0 , E3=E0 E1=E2=E3=E0 ,
E=3E0 , E2=9E02 E=0 E=0 E=3E0 , E2=9E02
E
t
I(t)
0 1/31 2/31 1/ 1
0 0 0