双脉冲

2021-03-04 10:32:26 浏览:347

定义

两个间距很小的光脉冲。

在有时候光脉冲以两个脉冲(或多个脉冲)的形式出现。这种现象能够在不同情形下发生,如下面所描述的情形。

图 1  一对具有1ps时延的120fs脉冲。 

图 2 一对双脉冲频谱。两脉冲中心频率300THz。频谱(实线)是1THz的频率调制,具有相反的脉冲间隔。对比之下,虚线展示的是单个脉冲的频谱。

调Q激光器中的双脉冲

调Q激光器一个周期内的通常期望产生一个单脉冲(典型地,脉冲持续时间为一个纳秒)。然而,在某些特定情形下,在一个调Q周期内可以发射多个脉冲。产生调Q激光器这种行为的具体原因是:

  • 如果调制器的开启时间过长,那么第一个脉冲可能未能完全提取出增益介质中存储的能量。第二个脉冲随后可能产生,产生第二个脉冲使得调制器达到最低损耗的状态。
  • 如果激光器持续泵浦且调制器的开启时间过长,增益介质中会积累足够的能量以产生第二个脉冲。

为了预测或分析这些效应,数值模拟激光动力学会对此很有帮助。

锁模激光器中的双脉冲

激光器在锁模时,在激光谐振腔中获得一个超短脉冲,或者(在谐波锁模时)在同等间距下获得多个脉冲。然而,在一些情况下,一个周期脉冲可以分解为两个或多个相互间距很小的脉冲,导致在输出的脉冲序列中存在多个脉冲。这种现象尤其在飞秒领域的被动锁模激光器中常常发生,例如,孤子锁模。

因为存在各种各样的物理效应使得脉冲间发生许多种相互作用,多个脉冲在有时候能够形成一个相对稳定的波形。这些脉冲然后在谐振腔中多次往返,这些脉冲在谐振时保持固定的间距和恒定的相位,例如,它们保持相干。因此,光谱被强烈地调制。实际上,从这类被强烈调制的光谱通常能发现上述那种多脉冲形成相对稳定波形的现象。

在其他情况下,多脉冲是很不稳定的,至少就它们之间的相对相位关系来说是不稳定的。于是从调制光谱中是观察不到的。

采用以下方法检测锁模激光器中的双脉冲是可行的:

1、通常可被看作是一个光谱的调制器,光谱可以由光谱分析仪获得(如前文所述)。然而,当多脉冲间的相对相位不足够稳定时,或光谱的分辨率不够(针对大的脉冲间距)时,这种方法将失效。

2、一个更直接的方式是采用快速光电二极管和采样示波器。恰当的触发需要小心谨慎,而且尤其在不稳定情况下是特别具有挑战性的。100皮秒及以上的脉冲间隔是快速光电二极管用来检测双脉冲的足够的检测带宽。

3、对那些足够小的脉冲间距,双脉冲能够被自相关仪检测到。

4、双脉冲或多脉冲的一个迹象是倍频器的转换效率低于理论期望的转换效率,或者倍频器的转换效率没有明显原因的产生波动。这是由于当总能量(测得的平均激光器功率)被分布到几个脉冲上,峰值功率降低引起的,或者由于在不稳定的脉冲个数情况下的峰值功率波动引起的。

参阅:脉冲、超短脉冲、Q开关、调Q激光器、锁模、锁模激光器、光电二极管、自相关器

脉冲

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