定义
光脉冲是闪光，通常脉冲持续时间非常短。它们通常用激光产生，但有时用其他类型的光源（如闪光灯）产生。在许多情况下，人们不会产生单个脉冲，而是产生规则的脉冲序列，称为脉冲序列，可能持续很长时间，例如几天或几周。通常，具有具有恒定参数的规则间隔脉冲，即周期性脉冲序列。
图1：重复频率为 1 GHz 的脉冲序列，对应于 1 ns 的脉冲间隔。
脉冲序列参数
光脉冲序列通常具有以下参数：
- 以赫兹为单位的脉冲重复率表示一秒钟内发生了多少个脉冲。在某些情况下，会出现高达千兆赫甚至超过一太赫兹的极高脉冲重复率。脉冲间隔是脉冲重复率的倒数。
- 占空比是脉冲持续时间和脉冲间隔的比值，换句话说，就是有光的时间分数。例如，脉冲持续时间为10 ns，重复频率为1 kHz的Q开关激光器的占空比为10 ns / 1 ms = 10−5.锁模飞秒激光器表现出相当短的脉冲间隔，例如10 ns，但由于脉冲持续时间非常短，它们仍然可以具有类似于Q开关激光器的占空比。小占空比意味着峰值功率远高于平均功率。
- 可以使用各种参数来表征每个单个脉冲，特别是脉冲能量、脉冲持续时间、光脉冲带宽和线性调频。在许多情况下，脉冲参数在脉冲序列中非常恒定，尽管在某些情况下观察到剧烈波动。
- 适用于不同类型噪声的附加规格。特别是，存在定时抖动，对于某些锁模激光器来说，该抖动可能非常低。其他方面包括脉冲间相干性和载波包络偏移频率噪声。此外，脉冲本身也有各种噪声。由于序列中脉冲的离散性质，脉冲能量的噪声规格在技术上与连续波激光器的强度噪声规格略有不同。
激光产生脉冲序列
产生脉冲序列的最常见激光源类型是重复调Q激光器和锁模激光器。
使用调Q激光器，也可以以不规则的时间间隔产生脉冲，但常规脉冲是最常见的。脉冲重复率通常在10 Hz和100 kHz之间，尽管可以更极端的值。即使主动Q开关激光器的触发源表现出非常精确的定时，由于激光增益的波动（例如，由于用作泵浦源的闪光灯的脉冲能量波动），激光脉冲也会表现出略微变化的时间延迟。这可能会导致一定程度的时序抖动。
锁模激光器自然产生具有非常高脉冲重复率（通常在50 MHz和几千兆赫兹之间）的脉冲序列，这通常是激光谐振器的反向往返时间：每次（单个）循环腔内脉冲撞击输出耦合器镜时，都会获得输出脉冲。至少在短时间内，谐振器长度是相当精确的恒定的，并且量子噪声影响通过增益介质引入的定时噪声和主要通过输出耦合器进入激光器的真空噪声可能只有非常低的水平。因此，脉冲间时序抖动可能非常小（在阿秒时间尺度上），对应于高噪声频率下时序噪声的非常低的功率谱密度。然而，由于各种类型的噪声影响，对应于较长时间间隔的低频噪声通常要强几个数量级。
脉冲重复率乘法和除法
即使在产生脉冲序列后，也可以在两个方向上修改重复率：
- 有重复率乘法的方法。例如，可以使用分束器获得两个脉冲序列，并使用第二个分束器交错这些脉冲序列，以获得一个脉冲序列，其原始脉冲重复率是原来的两倍。（由此产生的设备可能看起来像马赫-曾德尔干涉仪，尽管没有利用干涉效应。可以重复该方法以获得更高的乘法因子。另一种可能性是具有更高重复率的模式外观激光器的注入锁定。
- 为了将脉冲重复率降低 N 倍，可以使用仅传输每 n个脉冲的脉冲选择器。这通常用于放大具有降低脉冲重复率的超短脉冲，以实现更高的脉冲能量和峰值功率。
脉冲群
在某些情况下，人们处理脉冲突发，脉冲突发是持续时间相当有限的脉冲序列，例如仅对应于几个脉冲或几百个脉冲。突发模式激光源可以以常规方式发射此类脉冲串，其中突发的重复率通常比突发内的重复率低几个数量级。
在某些情况下，一个突发内的脉冲间隔不是恒定的，和/或一个脉冲串中的脉冲能量是可变的。作为一种无意的影响，由于增益饱和，人们有时会在突发期间获得脉冲能量下降，尽管这在某种程度上可以通过某些方式进行补偿。
有关更多详细信息，请参阅有关突发模式激光器的文章。
