基本介紹
- 中文名：聲光鎖模器
- 類型：駐波型聲光調製器
- 用途：用於產生超短脈衝
主動鎖模簡介,聲光鎖模器的工作原理,聲光鎖模器的特性,聲光鎖模器的套用,
主動鎖模簡介
超短脈衝技術是物理學、化學、生物學、光電子學以及雷射光譜學等學科對微觀世界進行研究和揭示新的超快過程的重要手段。主動鎖模是產生超短雷射脈衝的主要技術之一。在雷射諧振腔中，當產生雷射振盪時，在某一頻段內的許多縱模都能獲得增益而振盪，輸出雷射束內包含了大量的縱模。雷射束的頻率就取決於諧振腔的縱模頻率，它們之間是等間隔的，相鄰兩縱模頻率之間的間隔取決於光腔的長度，有反比例關係。各縱模的位相是隨機分布的，輸出總光強是各縱模光強之和。
聲光鎖模器的工作原理
聲光鎖模器是一種駐波型聲光調製器。利用聲光鎖模器插入雷射腔內實現振幅調製鎖模，當聲光鎖模器的調製損耗頻率選為C/2L時，使其調製周期正好是光脈衝在腔內來回一周所需的時間。因此諧振腔中往返運行的雷射束在通過聲光鎖模器的行程中總是處在相同的調製周期部分內。當聲光鎖模器的調製損耗最大時通過聲光鎖模器的那部分光脈衝每往返一次就遭到一次同樣的損耗。若損耗大於腔內的增益，這部分光波最後就會消失。而在聲光鎖模器的調製損耗為零時通過的那部分光波每次都能無損耗地通過，並且該光波在腔內往返通過工作物質時會不斷得到放大，使振幅越來越大。如果腔內的損耗控制得當，那么將形成脈寬很窄、周期為2L/C的脈衝序列輸出。
聲光鎖模器的特性
實現超短雷射脈衝的鎖模方式很多，包括：可飽和吸收染料鎖模、主動鎖模、碰撞鎖模、自鎖模、被動鎖模、主動加被動鎖模、雙鎖模（損耗調製加相位調製）、鎖模加調Q以及同步抽運鎖模等。聲光鎖模器使用駐波型聲光調製器，在實際套用中由於對衍射效率的要求通常不需要太高，所以較多採用拉曼—奈斯型衍射，避免了器件調整布拉格角的麻煩。聲光鎖模器同聲光Q開關一樣都是在雷射腔內使用，由於雷射在振盪時多次通過聲光介質，介質的光學透過率對整個雷射腔的損耗影響非常大，為儘量減小聲光調製器引入的通光損耗，應儘可能減小聲光介質表面的反射損耗。聲光鎖模器對要求偏振輸出的雷射器鎖模特別適用，在設計時可直接將聲光介質的通光面加工成布儒斯特角，這樣既可以很方便實現雷射的偏振輸出又能使雷射腔的靜態損耗做得非常小。
聲光鎖模器的工作頻率的穩定度指標主要由兩個方面的因素決定，一是聲光碟機動源輸出射頻功率信號的穩定性，二是聲光介質的熱穩定性。因此在製作中，聲光碟機動源設計中採用了高穩定性的晶體振盪器和高穩定性的鎖相環電路，首先，聲光器件應採取適當的散熱措施或溫控裝置確保器件工作時介質的溫度變化不大；其次，聲光介質也應選用溫度係數小的材料。調製波的紋波係數的大小主要受以下幾個原因影響：驅動電源輸出信號的諧波、聲光器件和驅動電源之間的阻抗匹配、聲光介質通聲面加工精度。
聲光鎖模器的套用
聲光鎖模雷射器是時域套用方面產生超短脈衝的工具，聲光鎖模方式輸出的雷射脈衝具有高穩定性、高平均功率、高重複頻率、方便實現電控、溫度特性好、壽命長的特點，因此在閃光燈作為主要抽運方式的年代，曾經是熱門的研究內容，並被廣泛用來進一步抽運染料雷射器從而產生飛秒脈衝。近年來，隨著固體飛秒雷射技術的快速發展，主動鎖模雷射器由於固有的百皮秒量級的脈衝寬度，逐漸受到冷遇。但在某些套用領域，如抽運OPCPA、作為大能量全固態脈衝雷射的抽運源、某些材料的超快過程研究等，脈寬達數百皮秒的聲光鎖模高穩定性光源是最理想的光源。近年來，由於光纖通信的迅猛發展和要求，光纖雷射器備受青睞，主動鎖模光纖雷射器是通信產生高重複頻率脈衝的首選技術之一。主動鎖模光纖雷射器就是指在雷射腔內插入主動的調製器件（聲光鎖模器、LiNbO3調製器）或外界有相關脈衝注入，利用這些主動因素進行調製來實現鎖模。高性能的主動鎖模光纖雷射器顯示出許多明顯的優勢：一方面光纖雷射器的腔結構比較靈活，腔內可調參數多，能夠很方便地利用主動鎖模技術產生滿足各種要求的高重複頻率的超短脈衝；另一方面，光纖具有明顯的非線性，合理利用這些特性不僅能方便地實現被動鎖模，而且能有效地改善主動鎖模的質量。這種鎖模雷射器可在波分復用光纖通信網路中用作多波段光源。
