定义
光脉冲(闪光)的产生。
原则上,短光脉冲或超短光脉冲可以通过从连续光源开始并使用快速调制器来产生,该调制器仅允许光在短时间内通过。 然而,这种方法效率不高,因为大部分光会在调制器处丢失,并且脉冲持续时间也受到调制器速度(带宽)的限制。
脉冲激光器中可以产生能量更高、持续时间更短的脉冲。 最常用的方法是:
- 脉冲泵浦:例如,如果用闪光灯泵浦固态激光器,它将自然产生光脉冲。 但是,这些将相对较长,例如持续时间在微秒或毫秒区域。
- Q开关:这种方法允许产生能量为毫焦耳或更高的高能脉冲,持续时间通常在纳秒范围内,重复频率在几赫兹到几千赫兹之间。调Q激光器在工业上得到了广泛的应用。
- 主动或被动形式的模式锁定用于产生超短脉冲(典型持续时间在 30 fs 和 30 ps 之间),具有兆赫兹或千兆赫兹脉冲重复率和中等脉冲能量(通常为皮焦耳至纳焦耳,有时为微焦耳)。 使用腔倾倒锁模激光器和再生放大器,特别是啁啾脉冲放大或分频脉冲放大,可以产生更高的脉冲能量和较低的重复率。 也可以使用脉冲选择器降低重复率。 这是一个光开关,仅传输每N次千脉冲,在放大这些脉冲之前,例如在光纤放大器中。
- 腔转储可用于纳秒脉冲,有时与Q开关结合使用,但也可用于具有锁模激光器的超短脉冲(见上文)。
- 增益切换,最常应用于半导体激光器,其中纳秒或皮秒脉冲是通过泵浦功率(→皮秒二极管激光器)快速切换光增益来形成的。 同样的原理通常用于准连续波激光器,尽管脉冲持续时间要长得多。
还有其他方法,但不太常用。 一些例子是:
- 一种光电振荡器由增益开关半导体激光管组成,其中光脉冲馈入长光纤,然后发送到光电探测器,光电探测器信号用于电控制二极管。 虽然脉冲产生的基本原理仍然是增益切换,但光延迟线决定了脉冲重复率,并用于实现非常低的定时抖动。
- 对于非常高的脉冲重复率,可以通过叠加输出来产生拍频信号,例如两个具有明显不同光学频率的单频激光二极管的输出,然后通过光纤中的四波混合来“锐化”拍频信号。 通过这种方式,可以在极高的脉冲重复率下获得具有高对比度的脉冲序列。