Kuizenga–Siegman理论

2021-02-23 13:17:12 浏览:309

定义

可得到主动锁模激光器脉冲持续时间的理论。

Kuizenga-Siegman理论[1]是可用于计算主动锁模激光器的脉冲持续时间的理论。 基本理论基础是主动锁模涉及到两个影响循环脉冲持续时间的竞争机制: — 调制器导致脉冲边翼的轻微衰减,有效地减少脉冲持续时间。 — 由于增益带宽有限,增益介质往往会降低脉冲的带宽,从而增加脉冲持续时间。

注意,为了缩短脉冲持续时间,调制器的脉冲缩短效应变得不那么有效,而增益介质的脉冲展宽效应变得更有效。对于一定的脉冲持续时间,两种效应处于平衡状态,这决定了稳态的脉冲持续时间(见图1)。

图 1 蓝色曲线:调制器引起的每次往返脉冲持续时间的减少。红色曲线:增益介质引起的脉冲持续时间的增加。在黑点处,两种效应处于平衡状态。 

基于这一定量处理方法, Kuizenga和Siegman得到计算稳态脉冲持续时间的一个较简单的方程:

其中g是强度增益,M是调制强度,fm是调制器频率(假设与往返频率相匹配),Δvg是半高全宽的增益带宽。 这个方程式受到一些假设的约束(这里不再详细讨论),但是大多数情况下是适用的。

该结果表明,例如调制器驱动增强几乎不会降低脉冲持续时间。 对于较短的脉冲,被动锁模更有效。 在这种情况下,图1中的蓝色曲线可以用可饱和吸收器的更陡的曲线代替,使得交点偏向左边。

参考文献

[1] D. J. Kuizenga and A. E. Siegman, “FM and AM mode locking of the homogeneous laser – Part I: Theory”, IEEE J. Quantum Electron. 6 (11), 694 (1970)
[2] D. J. Kuizenga and A. E. Siegman, “FM and AM mode locking of the homogeneous laser – Part II: experimental results in a Nd:YAG laser with internal FM modulation”, IEEE J. Quantum Electron. 6 (11), 709 (1970)

参阅:主动锁模、锁模、锁模激光器、脉冲持续时间、脉冲传播模型

脉冲

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