脈衝寬度調製pdm 脈衝雷射器概述

2021-10-14 06:32:13 字數 1727 閱讀 2641

產生雷射脈衝最直接的方法是在連續雷射器外部加乙個調製器。這種方法可產生最快皮秒級的脈衝,雖然簡單但會浪費光能並且峰值功率無法超過連續光功率。所以,產生雷射脈衝更高效的方法是雷射腔內調製,在脈衝串的off-time儲存能量並在on-time釋放。兩種方法的比較如下:

低峰值功率

高峰值功率

通過雷射腔內調製產生脈衝的四種常用技術是增益開關、q開關(損耗開關)、腔倒空和鎖模。

**********=我是啁啾反射鏡分割線**********=

時域和頻域脈衝脈衝隨時間變化的線形一般較為簡單,可用高斯和sech²函式表示。脈衝時間(也稱脈寬)最常使用半高寬(fwhm)值表示,即光功率至少為峰值功率一半所跨的寬度;通過q開關雷射器產生納秒級短脈衝,通過鎖模雷射器產生幾十皮秒到飛秒級的超短脈衝(usp)。高速電子學最快只能測量幾十皮秒,更短的脈衝只能借助純光學技術,比如自相關儀、frog和spider。

如果脈衝形狀已知,脈衝能量(ep)、峰值功率(pp)和脈寬(?

p)的關係根據下式計算:

脈衝的頻寬可用頻率、波長或角頻率表示。如果頻寬較小,波長和頻率頻寬使用下式轉換,其中,λ和ν分別是中心波長和頻率,δλ和δν分別是以波長和頻率表示的頻寬。

頻寬極限脈衝對於特定脈衝形狀,脈衝在無啁啾時頻譜寬度最小,此時我們稱之為頻寬極限或傅利葉變換極限脈衝,其脈衝時間和頻率頻寬的乘積是乙個常數,這個常數叫做時間頻寬積(tbp)。

頻寬極限高斯和

sech

² 脈衝的時間頻寬積分別約為0.441和0.315;

據此也能算出實際脈衝的啁啾量和累積的群延遲色散。

所以,越窄的脈寬要求越寬的傅利葉頻譜。比如,10 fs脈衝的頻寬至少要達到30 thz量級,而阿秒脈衝的頻寬更大,其中心頻率必須遠高於任何可見光頻率。

1 ms (毫秒) = 10−3 s

1 ps (皮秒) = 10−12 s

1 μs (微秒) = 10−6 s

1 fs (飛秒) = 10−15 s

1 ns (納秒) = 10−9 s

1 as (阿秒) = 10−18 s

脈寬影響因素

雖然納秒或更長的脈衝在傳播時脈寬幾乎不會改變,即使長距離傳播,但是超短脈衝可能受各種因素影響:

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