2022-2023学年高二物理竞赛课件:碰撞锁模(共12张PPT)

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2022-2023学年高二物理竞赛课件:碰撞锁模(共12张PPT)

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碰撞锁模
碰撞锁模
1.碰撞锁模:是属于被动锁模的另外的一种形式。在被动锁模中腔内存在一个脉冲,得到间隔为2L/c 的脉冲序列。
当在被动锁模激光器中,存在两沿相反方向传播的两束光,此两束光同时达到可饱和吸收体,在吸收体中相撞产生干涉,在吸收体处形成光强的空间调制,因而造成吸收介质上下能级粒子数的空间周期分布-粒子数分布光栅;此光栅使脉冲压缩过程加快。
2.装置示意图
碰撞锁模激光器装置
在碰撞锁模激光器中存在可饱和增益,可饱和吸收,自相位调制和色散四种主要物理机制,四者的平衡是获得窄脉冲稳定锁模的关键.
碰撞锁模环形激光器
同步泵浦锁模
是采用一台锁模激光器脉冲序列泵浦另一台激光器,通过调制腔内增益的方法获得锁模
实现同步泵浦锁模的关键是使被泵浦激光器的谐振腔长度与泵浦激光器的谐振腔长度相等或是它的整数倍
同步泵浦锁模对染料激光器具有实用意义
同步泵浦锁模原理
1)增益阶段
2)脉冲压缩阶段
同步泵浦染料激光器的特性
同步泵浦锁模激光器的理论分析
同步泵浦激光器的谐振腔示意图
M1为100%的反射镜;M2为反射率
为R的输出镜;0,1,2,3,4表示循
环周期中脉冲的各个位置
稳定的脉冲状态(锁模区)
(1)泵浦能量越大或反射率越大,则脉冲能量越大而脉宽越窄。在反射率或泵浦能量比较小的情况下,脉冲宽度倒数和脉冲能量显示出单调的特性。
(2)泵浦能量和反射率不同,产生的最窄脉冲的时延也不同。
(3)脉冲的形状与泵浦能量和反射率有关。当泵浦能量和反射率比较小时,脉冲几乎是对称的。反之,随着泵浦能量和反射率的增大.脉冲逐渐呈不对称型。泵浦能量保持不变而脉冲宽度改变,对激光脉冲的参数影响不大。
相位调制脉冲
同步泵浦锁模激光器的结构
泵浦激光器
染料激光器
同步泵浦染料激光器的示意
能产生非常稳定的超短脉冲的装置示意图
快速控制回路
慢速控制回路
采用两种控制回路的同步泵浦染科激光器
自锁模技术的发展
自锁模技术的优点
自锁模技术才有可能得到最窄脉冲
噪声低,稳定性好
自锁模机理
定义:在一定的条件下,激光介质和谐振腔内的激光辐射之间的相互作用,可以使振荡模之间保持一固定相位关系,而不需加任何其他锁模元件,自锁。钛宝石激光器中的自锁取得成功。
大多数认为,自锁模现象与掺钛蓝宝石增益介质的克尔效应引起的光束自聚焦效应有关

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