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      1. Q開??關鎖?!哂袕娏颐}沖能量波動的鎖模激光器的工作機制

        時間:2021-07-19 來源:新特光電 訪問量:1141

        Q開關鎖模是被動鎖模激光器的一種操作方式,其中腔內脈沖能量經歷與動態不穩定性(無阻尼弛豫振蕩)相關的大振蕩。在產生下一組脈沖之前,脈沖能量甚至可能對于多個后續脈沖變得非常小。

        在Q開關鎖模(紅色)條件下,被動Q開關激光器中光功率的演變

        在Q開關鎖模(紅色)條件下,被動Q開關激光器中光功率的演變,其中產生超短脈沖束,以及具有恒定脈沖能量的常規鎖模(藍色)。

        該激光動力學可以使用相對簡單的調查動態模型。使用某些近似值,可以推導出高于某個Q 開關鎖模閾值的穩定鎖模標準(即沒有 Q 開關鎖?;騋開關不穩定性):E2p>Esat,gEsat,aΔR,其中Ep是腔內脈沖能量,Esat,g是增益介質的飽和能量,Esat,a是可飽和吸收體的飽和能量,ΔR是吸收體的調制深度。

        Q 開關不穩定性的閾值能量

        Q開關不穩定性的起源是可飽和吸收器通常以較低的諧振器損耗“獎勵”較高的脈沖能量,從而減少弛豫振蕩的阻尼。這是否會導致 QML取決于其他因素;根據各種參數,增益飽和可能足以穩定脈沖能量。

        Q開關鎖模機制在某些情況下相當穩定(即產生具有可重復特性的脈沖串),而在其他情況下則非常不穩定(表現出參數的強烈波動,例如最大脈沖能量、脈沖持續時間和光學相位)。特別是在后一種情況下,經常使用術語Q開關不穩定性。通常,在束之間的脈沖不會變得太弱的情況下,穩定性是好的。否則,每一束中的脈沖基本上是由噪聲(特別是自發輻射)產生的),且脈沖參數無法達到穩定狀態。這意味著,尤其是在Q開關鎖模導致最大脈沖能量較大的情況下,操作通常會產生噪聲。因此,Q開關鎖模在應用中并未廣泛使用,但通常被認為是一種不需要的現象??梢詨褐?/p>

        • 通過選擇具有高激光截面的增益介質

        • 通過使用具有小模式區域的諧振器設計

        • 通過使用低損耗和高腔內功率的長諧振器

        • 通過在諧振器中插入功率限制元件

        • 通過可飽和吸收器的優化(例如,利用飽和曲線的翻轉,這可能是由雙光子吸收引起的)

        • 使用電子反饋技術

        對于在極端參數區域(例如非常高的輸出功率或非常高的脈沖重復率)中運行的激光器,Q開關不穩定性的抑制可能需要折衷,例如接受更長的脈沖持續時間、較低的激光效率或高熱負載對飽和吸收體。

        請注意,與普遍看法相反,QML閾值通常不取決于上能態壽命,而僅取決于激光橫截面(通過飽和能量):例如,淬火效應可以減少上能態壽命而不影響QML閾值。

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