關于
鎖模的文章討論了通過鎖模產生超短脈沖的一般問題。本文專門討論主動鎖模,這涉及諧振腔損耗或往返相位變化的周期性調制。例如,可以通過聲光或者電光調制器、馬赫-澤恩德集成光調制器或
半導體電吸收調制器來實現。如果調制與諧振腔的往返同步,就能產生超短脈沖: 每當循環(huán)脈沖擊中輸出耦合器時,都會產生一個輸出脈沖。
_BO:~x C,~wmS )@ 圖1:主動鎖模激光器的示意圖
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通過調制諧振器損耗實現主動鎖模(調幅鎖模)的原理很容易理解。調制器的作用有兩種不同的重要影響:
%tul(Z~<1 - 具有“正確”時序的脈沖可以在損耗最小的時候通過調制器(見圖2)。因此,與諧振腔中循環(huán)的任何其他輻射相比,它都是有利的。由于脈沖在穩(wěn)定狀態(tài)下會使激光增益達到飽和,從而使其往返增益為零,因此其他循環(huán)輻射將無法通過調制器,其他循環(huán)輻射的往返增益為負值,遲早會消失。
- 盡管如此,脈沖的兩翼還是會有一點衰減,實際上這導致每次往返的脈沖(輕微)縮短,兩翼的往返增益為負值,而脈沖中心的往返增益為正值。因此,脈沖會越來越短直到脈沖縮短被其他效應(如增益收窄或色度色散)抵消,從而使脈沖變寬。
s:3 altv 圖2:光功率的時間演變和主動鎖模激光器中的損耗
調制器會增加脈沖翼的損耗,從而有效縮短脈沖。由于脈沖持續(xù)時間相對于脈沖周期通常比顯示的要小得多,因此調制器的脈沖縮短效應通常非常微弱。在簡單的情況下,可以用庫曾加-西格曼理論公式計算出穩(wěn)定狀態(tài)下的脈沖持續(xù)時間。它是由調制器中的脈沖縮短與增益縮小帶來的脈沖展寬之間的平衡。脈沖持續(xù)時間通常在皮秒范圍內并且與調制器信號強度等
參數有微弱的關系,這種微弱的依賴性源于:調制器的脈沖縮短效應在較短的脈沖持續(xù)時間內會迅速減弱,而其他延長脈沖的效應(如調制器信號強度)則會在較短的脈沖持續(xù)時間內迅速減弱,而延長脈沖的其他效應(如增益收窄和色度色散)則變得更加有效。
jWJq[l 圖3:用
軟件模擬的主動鎖模激光器中脈沖持續(xù)時間(和其他脈沖參數)的演變RP脈沖在一個個案研究。注意,達到穩(wěn)定狀態(tài)需要多次往返,因為每次往返的脈沖整形效應相當弱
$R(?@B( Z>gxECi 開關式調制器的行為:
w`=_|4wFw 如果在實現鎖模后關閉光調制器,鎖模通常就會結束。但在某些情況下 如果被動鎖模機制也起作用,鎖?赡軙^續(xù)存在。這可能發(fā)生在各種情況下,涉及到一些
光學非線性,例如克爾
透鏡鎖模。
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