扭曲模式技术 twisted-mode technique

2022-10-24 15:49:52 浏览:215

定义

一种实现激光单频操作的技术,基于增益介质两侧的四分之一波片。

对于具有线性谐振器的连续波激光器,激光增益介质中存在驻波干涉图案。这会产生空间孔烧焦的影响,这导致激光谐振器模式的增益饱和度比其他模式更强。因此,除非增益带宽小于激光谐振器的自由光谱范围,否则通常无法实现单频操作。

双绞模式技术[1]允许单频操作,即使对于大增益带宽也是如此。它涉及在增益介质的两端使用四分之一波板。来自激光谐振器一端的线性偏振光在通过四分之一波片时会变成圆偏振,其轴线与线性偏振轴成45°。经过增益介质后,在另一个波片中再次变换到线性状态。在返回的路上,光在增益介质中再次变成圆偏振。旋转方向使得不会发生干涉图案,并且光学强度不受空间调制。实际上,每个线性偏振分量都有一个干涉图案,但两个图案都是异相的,因此总光学强度沿传播方向是恒定的。实际上,空间孔燃烧被抑制,并且可以更容易地实现单频操作。

扭曲模式技术最初应用于固态体激光器,但它也适用于光纤激光器[3,4]。然而,它通常不适用于各向异性激光晶体,具有偏振依赖性增益和泵浦吸收系数。

参考文献

[1] V. Evtuhov and A. Siegman, “A 'twisted-mode' technique for obtaining axially uniform energy density in a laser cavity”, Appl. Opt. 4 (1), 142 (1965), doi:10.1364/AO.4.000142
[2] C. S. Adams et al., “Single-frequency operation of a diode-pumped lanthanum-neodymiumhexaaluminate laser by using a twisted-mode cavity”, Opt. Lett. 18 (6), 420 (1993), doi:10.1364/OL.18.000420 (example of a typical twisted-mode bulk laser)
[3] D. I. Chang et al., “Single-frequency erbium fibre laser using the twisted-mode technique”, Electron. Lett. 32 (19), 1786 (1996) (first application of twisted-mode technique to a fiber laser), doi:10.1049/el:19961194
[4] P. Polynkin et al., “Single-frequency laser oscillator with watts-level output power at 1.5 μm by use of a twisted-mode technique”, Opt. Lett. 30 (20), 2745 (2005), doi:10.1364/OL.30.002745
[5] Y. Kaneda et al., “Narrow-linewidth operation of folded 1178 nm VECSEL with twisted-mode cavity”, Opt. Express 27 (19), 27267 (2019), doi:10.1364/OE.27.027267

方法

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