5对撞锁模(CPM)激光侦测技术
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CPM机技术参数
下肢关节康复器YTK-C外箱尺寸：920*390*380mm 毛重：22KG 净重：20KG1. 康复器开机先出现伸展运动，即大小腿支架之间的夹角（α）向180°运动（伸展位置）。
2. 康复器大腿支架长度可调节范围不小于90mm，小腿支架长度可调节范围不小于100mm。
3. 康复器的调节范围：a)大小腿支架之间的夹角（α）运动最大变化范围不小于125°b)脚托板前后翻转角落(β)变化范围应不小于40°，左右移动角度（γ）变化范围应不小于40°。
4. 康复器额定载荷为200N,在额定荷载下应能平稳工作不卡滞，往复运行无异常撞击声。
5. 康复器整机工作噪音应不大于65dB。
6. 康复器腿支架夹角（α）的角速度调范围：最低速不大于1°/s，最高速度不小于2.5°/s，并连续可调。
7.康复器在于200N荷载下可连续工作时间大于2h。
8. 康复器设置手动控制件，使病人能自行控制康复器暂停或进行伸展运动（α向180°运动）。
9.康复器输入功率为70VA。
10.额定工作电压：220VAC±22VAC下肢关节康复器YTK-E外箱尺寸：920*390*380mm 毛重：22KG 净重：20KG1.康复器开机先出现伸展运动，即大小腿支架之间的夹角（α）向180°运动（伸展位置）。
2.康复器大腿支架长度可调节范围不小于90mm，小腿支架长度可调节范围不小于100mm。
3.康复器的调节范围：a)大小腿支架之间的夹角（α）运动最大变化范围不小于125°b)脚托板前后翻转角落(β)变化范围应不小于40°，左右移动角度（γ）变化范围应不小于40°。
4. 康复器额定载荷为200N,在额定荷载下应能平稳工作不卡滞，往复运行无异常撞击声。
5. 康复器整机工作噪音应不大于65dB。
6. 康复器腿支架夹角（α）的角速度调范围：最低速不大于1°/s，最高速度不小于2.5°/s，并分档可调（大于6档）。
超短脉冲激光及其应用
空 军 工 程 大 学 学 报(自然科学版)第1卷第1期JOU RNAL O F A I R FO RCE EN G I N EER I N G U N I V ER S IT Y V o l.1N o.1 2000年4月(NA TU RAL SC IEN CE ED IT I ON)A p r.2000 a超短脉冲激光及其应用侯 洵(中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安 710068)摘 要: 评述了国际上超短脉冲激光技术的最新研究进展以及超短脉冲激光在超高速光通讯、海量信息存储、光合作用研究、化学反应过程研究等领域广泛的应用状况。
关键词: 超短脉冲激光;超快现象;光通讯;信息存储分类号: TN2 文献标识码:A 文章编号:100923516(2000)0120001205激光的出现是二十世纪最重要的发现之一,也是光学发展史上的第三个里程碑。
激光一出现即以其高度的方向性、相干性以及高强度而受到各方面的重视并迅速获得应用。
作为一种能量载体,它在加工与军事方面已经获得广泛应用。
例如机械加工、材料热处理、合成与微加工,激光测距、地基天基激光反导武器、致盲武器、激光制导炸弹等。
作为一种信息载体,它在信息的获取、传输、存贮、处理与显示方面也都获得了愈来愈广泛的应用。
激光自出现以来一直朝着提高功率、扩展波长范围、缩短脉冲宽度以及全固态化、小型化以至微型化方向发展。
目前,它已经深入到国民经济、国防建设与人们日常生活的大多数领域,成为人们认识世界、改造世界、保卫国家、提高生活质量的有力工具。
激光技术包含的内容相当广泛,本文仅就其发展的最重要的前沿之一——超短脉冲激光及其应用谈一些情况,供读者参考。
1 超短脉冲激光发展的历史及现状脉冲激光技术自1965年用被动锁模红宝石激光器获得皮秒级脉冲而进入超短范围以来,发展十分迅速。
70年代中出现了对撞锁模环形染料激光器,使激光脉冲的宽度进入飞秒范围。
至80年代中,对撞锁模环形染料激光器的脉冲宽度达到了27飞秒(fs)。
固体锁模激光器
11
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。
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。
4.7激光锁模技术2015
在腔内插入一个受外界信号控制的调制器，周期性改变振荡模式的某 个参量而实现锁模的方法
2、振幅(损耗)内调制锁模：声光锁模
(1)概念
图(4-31) 锁模调制示意图
使用声光调制器调制谐振腔损耗，损耗的调制频率为vm=c/2L时,损耗调制周 期为Tm=2π/Ω =2L/c，可获重复频率也为vm的激光脉冲系列 设光信号在t1时刻通过调制器,并且δ(t1)=0,则在(t1+Tm)时刻此信号将再次无 损地通过调制器。对于t2时刻通过调制器的光信号而言,若δ(t2)≠0,则每次经过调 制器时都要损失一部分能量。这就意味着只有在损耗为零的时刻通过调制器的那 部分光信号能形成振荡,而光信号的其余部分因损耗大而被抑制,因此形成周期为 2L/c的窄脉冲输出。
T
由上面分析可知，只要知道振幅A(t)的变化规律，即可了解输出 激光的持性。找出它的周期、极值点、0点。
A(t)的变化规律：
1 sin[ (2 N 1)t ] 2 A(t ) E0 1 sin (t ) 2
1.当分子为0，分母不为0 ，则是 A(t)的0 点:
1 sin[ (2 N 1)t ] 0 2
图4-30 锁模光强脉冲 (2N+1=9)
3.脉冲的宽度 (τ) (光脉冲持续时间的一半)
按照定义脉宽应是两半极大值之间的宽度，在这里可以近似用极大值 和0点之间的时间来表示。
1 2L t=0 为极大值 , 第一个0点: 2N 1 c 1 2L T 1 t 1 所以 2N 1 c 2N 1 v t
1.输出脉冲的峰值(最大光强)
Amax (2 N 1) E0
I (t ) A(t ) 2 E02 (2 N 1) 2
注意：如果各模式相位未被锁定,则各模式是不相干的,输出功率为各模功率之 和,即I∝(2N+1)E02。由此可见,锁模后脉冲峰值功率比未锁模时提高了(2N+1) 倍。腔长越长,荧光线宽越大,则腔内振荡的纵模数目越多,锁模脉冲的峰值功率 就越大。
2、振幅(损耗)内调制锁模：声光锁模
(1)概念
图(4-31) 锁模调制示意图
使用声光调制器调制谐振腔损耗，损耗的调制频率为vm=c/2L时,损耗调制周 期为Tm=2π/Ω =2L/c，可获重复频率也为vm的激光脉冲系列 设光信号在t1时刻通过调制器,并且δ(t1)=0,则在(t1+Tm)时刻此信号将再次无 损地通过调制器。对于t2时刻通过调制器的光信号而言,若δ(t2)≠0,则每次经过调 制器时都要损失一部分能量。这就意味着只有在损耗为零的时刻通过调制器的那 部分光信号能形成振荡,而光信号的其余部分因损耗大而被抑制,因此形成周期为 2L/c的窄脉冲输出。
T
由上面分析可知，只要知道振幅A(t)的变化规律，即可了解输出 激光的持性。找出它的周期、极值点、0点。
A(t)的变化规律：
1 sin[ (2 N 1)t ] 2 A(t ) E0 1 sin (t ) 2
1.当分子为0，分母不为0 ，则是 A(t)的0 点:
1 sin[ (2 N 1)t ] 0 2
图4-30 锁模光强脉冲 (2N+1=9)
3.脉冲的宽度 (τ) (光脉冲持续时间的一半)
按照定义脉宽应是两半极大值之间的宽度，在这里可以近似用极大值 和0点之间的时间来表示。
1 2L t=0 为极大值 , 第一个0点: 2N 1 c 1 2L T 1 t 1 所以 2N 1 c 2N 1 v t
1.输出脉冲的峰值(最大光强)
Amax (2 N 1) E0
I (t ) A(t ) 2 E02 (2 N 1) 2
注意：如果各模式相位未被锁定,则各模式是不相干的,输出功率为各模功率之 和,即I∝(2N+1)E02。由此可见,锁模后脉冲峰值功率比未锁模时提高了(2N+1) 倍。腔长越长,荧光线宽越大,则腔内振荡的纵模数目越多,锁模脉冲的峰值功率 就越大。
第六讲激光锁模技术
11 2N1 q
可见增益线宽愈宽，愈可能得到窄的
锁模脉宽。（ t=to=0时，A(t)有极大值，而上式分子(1/2) (2N+1) △ wt1=时，
A(t)=0,令 △t=t1-t0 并近似为半峰值宽，则有…）
(3)输出脉冲的峰值功率正比于 E02 (2N 1)2，因此，由于锁模，峰值
功率增大了2N+1倍。
本节将讨论超短脉冲激光器的原理、特点、实现的方法，几种典 型的锁模激光器及有关的超短脉冲技术。
6.2 锁模的基本理论
激光器的模式分为纵模和横模。锁模也分为锁纵模、锁横 模、锁纵横模三种。本节介绍纵模锁定。
一、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：
Δω ，假定第q个振荡模为
E t E cos t E cos qt q
q
0
q
q
0
0
式中，q为腔内振荡纵模的序数。
激光输出频谱
ω-5
ω-1ω0ω1 ω
ω5
N=5, 2N+1=11
激光器输出总光场是2N+1个纵模相干的结果：
N
N
E(t) Eq (t) E0 cos(0 q)t qa
出现了极大值（ I = E2 = 9E02 ）。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。
E(t)
E0
1
0
2
-E0
3
I(t)
v3 9E02
v3=3v1,
v2
v1
v2=2v1， 初位相相同(0)
9E02
0
E(t)
激光锁模技术ppt课件
冲在腔内往返运动，每当此脉冲行进到输出反射镜时，便有一
个锁模脉冲输出。
➢脉冲宽度，即脉冲峰值与第一个光强为零的谷值间的时间间隔
sin[(2N 1) t ] 0但sin(t ) 0 t (m n )
2
2
2
2N 1
2 T 1
为锁模激光器的线宽
(2N 1) 2N 1
4.7.1 锁模原理
，
所以
(t1) (t1
2L) c
，以后这束光波每次通过调制器时损耗
相同。若损耗大于增益，这部分光波终将消失，而在损耗等于
零时通过的光每次都能无损耗的通过，会不断被放大，满足阈
值条件形成振荡，如果腔内损耗和增益控制得当，最终将形成
脉宽很窄，周期为T的脉冲序列输出。
损耗内调制锁模
➢从频率域模式耦合的角度来说明损耗调制锁模的原理。假设中心 频率 ν0 处的模首先振荡，其振幅调制后的电矢量为：
彼此独立的、随机的，所以总光场是各个模式光场的非相
干叠加。输出总光强是各个振荡模式光强之和，即 I Iq
输出光强随时间无规则起伏。
q
4.7.1 锁模原理
核心思想：锁模技术让谐振腔中存在的纵模同步振荡，让各模的频率 间隔保持相等并使各模的初位相保持为常数，激光器输出在时间上有 规则的等间隔的短脉冲序列。
实现锁模的方法
在一般激光器中，各纵模振荡互不相关，各纵模 相位没有确定的关系。并且，由于频率牵引效应， 相邻纵模的频率间隔并不严格相等。因此为了得到 锁模超短脉冲，须采取措施强制各纵模初位相保持 确定关系，并使相邻模频率间隔相等。
• 主动锁模 • 被动锁模 • 自锁模
4.7.2 主动锁模
在自由运转的激光器谐振腔中加入受外界信号控制的调制器， 对激光输出进行振幅或相位调制，实现各个纵模振动同步，叫 作主动锁模。 1. 振幅调制（损耗内调制锁模） ➢如图(4-31)所示，在谐振腔中插入一个电光或声光损耗调制器。 设调制周期为 Tm 2 Ω 2L c ，调制频率 νm c 2L (恰为纵 模频率间隔)
最新激光原理-激光技术教学讲义ppt
图21.1. -73 Q开关激光脉冲建立过程
在泵浦过程的大部分时间里谐振腔处于低Q值(Qo)状态，故阈值很 高不能起振，从而激光上能级的粒子数不断积累，直至 t0时刻， 粒子数反转达到最大值△ni，在这一时刻，Q值突然升高(损耗下 降)，振荡阈值随之降低，于是激光振荡开始建立。由于此△ni >>△nt(阈值粒子反转数)，因此受激辐射增强非常迅速，激光介质 存储的能量在极短的时间
设三个振动频率分别为ν1 、 ν2 、 ν3 的三个光波沿同一方向传播，
且有关系式： ν3=3ν1，
ν2= 2ν1 , E1 = E 2 =E3 = E0
若相位未锁定，则此三个不
E(t)
v3=3v1, v2=2v1， 初相位无 规 律
E0
-E0
I(t)
v2 v3
v1
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
可以推得总光强：
N 2
E
2 m
该式说明了平均光强是各个纵模光强之和,每
个脉冲的宽度 约为：
1
q
假如各个模的振幅及相位都固定，也可推得输出脉冲的峰值功率
正比于
N
2
E
2 0
，因此，由于锁模，峰值功率增大了N倍。
每个脉冲的宽度
窄的锁模脉冲。
1 1 , 可见增益线宽愈宽，愈可能得到
N q
二、锁模的基本原理 先看三个不同频率光波的叠加：Ei = E0cos(2π νi t+ i ) i=1,2,3
21世纪的激光技术与产业的发展将支撑并推进高速宽带海量的光通信以及网络通信并将引发一场照明技术革命小巧可靠寿命长节能半导体led发光将主导市场此外将推出品种繁多的光电子消费类产品如vcddvd数码相机新型彩电掌上电脑电子产品智能手机手持音响播放设备摄影投影和成像办公自动化光电设备如激光打印传真和复印等以及新型的信息显示技术产品如crtlcd及pdpfedoel平板显示器等并进入人们的日常生活中
主动激光锁模技术原理
E3 = E0cos(2π) = E0 , 三波叠加的结果是：
E = E1 + E 2 + E3 = 0; 同理可得，t=2/(3ν1 )时，E = 0；t = 1/ν1时，
E = 3E0 …… 。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，
峰值功率增大了2N+1倍。
注意：
0
(3.1-6)
q=-N
(4)多模(ω0+q△ωq )激光器相位锁定的结果，实现了q+1 - q=常数， 导致输出一个峰值功率高，脉冲宽度窄的序列冲。因此多纵模激 光器锁模后，各振荡模发生功率耦合而不再独立。每个模的功率 应看成是所有振荡模提供的。##
三、锁模的方法 1.主动锁模
因为
所以
q=-N
(3.1-6)
该式说明了平均光强是各个纵模光强之和 (除以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(φq+1 -φq＝ 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，如图3.12(b)所示。
为讨论方便，假定α = 0，则
(3.1-11)
上式分子、分母均为周期函数，因此A(t)也是周期函数。只要得到 它的周期、零点，即可以得到A(t)的变化规律。
1 由(3.1-11)式可求出A(t) 的周期为 2 L (令分母 sin 2 t c 1 2
0 →
个周期内2N个零值点及2N+1个极值点。
E(t)
E0
v3=3v1,
v2=2v1， 初相 无规律 位
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由图可见，除基模uo的振幅在腔镜面上均匀 分布（uo=1）外，其它高阶模的振幅分布（ ）均为镜面边 缘比中心大，即能量相对集中在边缘。因而， 横模阶数越高，衍射损耗越大。
光电子技术研究所
u1 x
u2 x
2
u3 x
3
稳定腔的基模“0”与 邻近高阶横模“1”、 “2”的损耗差不多， 当基模“0”起振时， 横模“1”、“2”也易 受激起振，因而会形成 多模输出。
而色散腔法可作到(0．001～0．0001)μm的窄带。可以在某些 荧光线宽较宽的介质中选择较窄区域单独振荡、使谱线变窄一 些。
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棱镜色散腔
上图是利用色散棱镜实现粗选频率的装置。通 过调整光路，可以使进入棱镜的入射角α1 等于 离开棱镜的出射角α2，并等于布儒斯特角。 由物理光学知道, 利用色散棱镜分光，腔 内激光波长允许偏离中心波长的间隔 △λ(即允许的谱线宽度)为
单纵模工作的基本思想就是使得增益曲线阈 值以上的区域内，只包含一个纵模。 设计谐振腔，增大纵模间隔△vq，使得在增 益曲线的阈值以上区域，只有一个纵模可供 振荡， 使增益曲线变窄，使其阈值以上区域，只含 一个纵模。
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2．纵模选择方法 (1)色散腔法粗选频率
为了选择特定的谱线振荡，可以采用窄带介质膜反射 镜。介质膜的带宽一般只能做到0．01μm左右
分为两类：被动式稳频和主动式 稳频。
1．被动式稳频 尽量将激光器与变化的外界环境隔离开来，减小外界 环境对激光器的扰动
采用膨胀系数小的材料制作；
对系统
恒温控制 限震 密封隔声 稳定电流等措施
可以减小外界环境的变化对激 光器的影响
被动式稳频的稳定度只 能达到 10-7，要提高到 10-8以上，非常困难。
n ( n sin
2
B)
2 sin B ( dn / d )
式中，θ是激光腔内光束所允许的 发散角，αB是布儒斯特角(在图中， α1=α2＝αB)，dn／dλ表示棱镜材 料折射率随波长的变化率。
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若取θ＝0．1毫弧度，则对玻璃材料棱镜，在可见光区 域，有△λ≈0．001μm。这种棱镜色散法对一些激光 器进行振荡谱线选择，十分有效。
由稳频激光管和稳频 伺服系统组成。激光 管采用热膨胀系数很 小的石英管制成.
兰姆凹陷稳频装置
谐振腔的两个反射镜安置 在殷钢架上，其中一个贴 在压电陶瓷环上。
光电接收器一般采用硅光电 二极管，它将光信号转变为 相应的电信号。
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因此，相敏检 波器输出电压 的极性，与输 入误差信号的 相位有关，输 出电压的大小 反映了输入误 差信号的大小。
2．选横模的方法
有光阑法、非稳腔选横模法等。
(1)光阑法选横模
不同横模的光束半径不 同，基横模有最小的光 束半径，其它高阶模的 光束半径依次变大。
小孔选模激光器 在气体激光器中可以直接利用毛细管作光阑，减小 毛细管的直径，限制激活介质的横截面积，抑制高 阶横模，只允许基模起振。
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在固体激光器中，因激活介质的 直径不能做得太细，不可能通过 工作物质的直径抑制高阶模， 由激光原理知道，谐振腔内基模 有效光束半径ω(z)是随腔轴位置 z 变 化 的 ， 在 对 称 谐 振 腔 ( R1＝ R2)中，ω(z)的表示式为
加之非稳腔的模体积大， 有利于大功率、大能量激 光器工作。因此，选横模 本领高、大功率（能量） 输出，构成了非稳腔激光 器的突出优点。
但对于非稳腔，由于相 邻横模间的损耗相差很 大，易于作到只让最低 阶的基模“0”起振，抑 制掉其余的高阶模，即 使腔的增益很高，也不 会使高阶模振荡。
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因为腔内有会聚光束，使得光 阑处的功率密度很高，容易烧 坏光阑， 所以光阑要采用高熔点金属或 兰宝石一类的材料。 故这种结构不适于大功率、大 能量激光器选用。
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（2）非稳腔选横模
非稳腔是高损耗腔，利用几 何光学的近似理论分析，可 以得到几个较低次横模在腔 镜面上的场（场幅）分布， 如图所示。
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2．主动式稳频
在外界环境变化的情况下,保持谐振腔的光程腔长稳定不变。
其主要思想是， 选取一个稳定的
参考标准频率．当外界条件变化， 使其频率偏离标准频率时，设法 进行鉴别 同时产生出一个反映这个偏差的 误差信号，该误差信号可指明偏 离标准频率值的大小，且能指明 是偏大\偏小，并将误差信号转变 成执行信号 反馈给激光器的伺服机构，通 过控制系统自动调节腔长，使 激光工作频率稳定地在标准频 率上运转。
相敏检波器(PSD)采用环形相敏桥， 当输入信号与参考信号同相输入时, 输出一个负的直流电压； 当它们反相输入时，输出一个正的直流电压； 当输入信号为零、只有参考信号输入时，无输出电压。
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音频振荡器除了向 相敏检波器提供一个参 考信号外。还向压电陶 瓷环提供一个0～1V的 可调正弦电压，以对腔 长进行调制。
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（2）短腔法选纵模
由谐振腔理论已知，纵模间隔为
vq
c 2L
显然，减小腔长，可以增大纵模间隔
vq
，当
vq
大到等于增益线宽时，在增益线宽内只含有 一个纵模，即可实现单纵模振荡。
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（3）法布里一珀罗标准具法选纵模
在谐振腔内放置一个法布里一珀罗标准具。 F-P标准具相当于一个滤光片，它对于不同波长的透 过率分布如右图所示。图中的R为F-P标准具表面对 入射光的反射率
度为△P的周期性变化。
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当△v一定时，△P的大小及输 出功率变化的相位，仅与输出 功率调谐曲线相应工作点的位 置和斜率有关。
例如，相应外界因素的影响， 激光器的振荡中心频率分别 处在vA、vO、vB处，由于相应 vA处的功率调谐曲线的斜率是 负值，所得到的输出功率的 变化与调制信号同频、反相；
压电陶瓷环的长度为几厘米。环的内外表面有两 个电极，由于电致伸缩效应，在外表面外加正电 压时，环伸长(腔长缩短)，而加负电压时。
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兰姆凹陷稳频的基本过程如
下：当压电陶瓷环上加有音 频(例如lkHz)调制电压时，其
长度产生周期性的伸缩，激
光器的腔长将以同样的频率 周期性地变长和缩短。 激光的振荡频率将会产生幅度 为△v的周期性变化，激光器 的输出功率也将相应地产生幅
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v q 是相邻透射峰的频率间隔，
由下式确定： vq
vq
c 2 n d cos
式中c是真空中的光速，n′是F-P标准具介质折射率，d是标准具 厚度，θ是光进入F-P标准具内的折射角。光垂直入射时，
vq
c 2 n d
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当将F-P标准具插人谐振腔时，激光器的 振荡频率既要满足谐振腔的共振条件， 又要满足F-P标准具有最大透过率要求。 一旦F-P标准具的厚度d小到使等于增益 曲线的宽度，就可以实现单纵模运转。 其选纵模原理，如图所示。 由于F-P标准具选纵模的谐振腔长度没有 缩短．所以输出功率仍可较大。
二、纵模选择
1.选纵模的意义和基本思想
纵模是指沿谐振腔的纵向（轴向）场分布， 它主要决定了激光器光振荡的频率。
为了获得单色性好的激光输出， 激光器应当单频振荡，工作于单 纵模状态。纵模选样技术就是保 证激光器单频工作的基本技术。
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在激光器的增益曲线阈值以 上范围内包含有多个纵模， 则激光器将会多模运转。
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兰姆凹陷稳频技术
由激光原理，由于增益饱和效应，其 输出功率变化形式如图所示。
形状呈钟形，在中心频率v0 处有一 个凹陷--兰姆凹陷。
由于凹陷的宽度(约是谱线宽度的百
分之一)远比谱线宽度窄，在v0 附近
频率v的微小改变，都将引起输出功 率的显著变化。
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将谱线中心频率v0选作标准频率，通 过对输出光强的监测，实时地确定工 作频率相对v0的偏离，利用灵敏的腔 长自动补偿伺服系统，即可使激光频 率稳定在v0上运转，这就是兰姆凹陷 稳频基本思想
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稳频
选模技术获得了单频振荡，由于内部和外部 条件的变化，谐振频率仍然会在整个增益线 型内移动，使输出频率变化，频率漂移。
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1．引起腔长变化的主要因素是：
•
•
反射镜的支架材料的热膨胀，使腔长变化；
机械振动会引起谐振腔支架的振动，导致腔长变化。 例如，一个腔长L＝150mm的He—Ne激光器，振动引起
一类针对激光束的发 散角，改善其方向性 的横模选择技术，
另一类限制激光频谱 数目的纵模选择技术。
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1、横模选择
1）．选横模的意义和物理基础
基横模工作也是单频激光器所必须的要求，因为只有在单横 模的基础上选单纵模。才能获得激光的单频振荡。
由激光原理已知，激光器振 荡的条件是激光器的增益G 必须大于其损耗α。即G>α。 考虑到激光器的实际损耗， 该条件也可表示为
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当输出功率通过光电接收器被变换成电 误差信号后，
相应v0 工作频率状态的电信号不能通过 选频放大器(其放大频率选定为lkHz)，
而相应vA 和vB 工作频率状态的电信号， 可以通过选频放大器，并加到PSD上。
相应vA，v0、vB三种状态的PSD输出电 压分别为正、零、负的直流误差电压， 它们经直流放大后，加到压电陶瓷环上， 使环变长、不变和变短，从而使激光器 谐振腔腔长相应地缩短、不变和变长。
光栅建立起来以后，脉冲后沿通过染料 时，会因受到后向散射而被压缩。
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选模
激光束质量高
良好的方向性 极好的单色性
模式角度来说 高质量的激光束 单横模 单纵模