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锁模

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锁模是光学里一种用于产生极短时间激光脉冲的技术，脉冲的长度通常在皮秒（10负十二次方秒）甚至飞秒（10负十五次方秒）。该技术的理论基础是在激光共振腔中的不同模式间引入固定的相位关系，这样产生的激光被称为锁相激光或锁模激光。这些模式之间的干涉会使激光产生一系列的脉冲。根据激光的性质，这些脉冲可能会有极短的持续时间，甚至可以达到飞秒的量级。

简介

锁模最早是在He-Ne激光器内用声光调制器实现的，后在氩离子、二氧化碳、红宝石、钇铝石榴石等其他激光器中都用内调制方法实现了锁模。以后又出现了可饱和吸收染料锁模。随着锁模技术的发展，推动了超短脉冲测试技术的发展，后者反过来又推动了锁模技术的发展。1968年开始了横模锁定的研究，稍后又进行了纵横模同时锁定的探讨。70年代后开发了主动加被动、双锁模（损耗调制加相位调制）、锁模加调Q及同步锁模等技术的研究。最近又开发了碰撞锁模、自锁等新技术。本次主要讨论主动锁模、同步泵浦锁模、被动锁模等技术。主动锁模采用的是周期性调制谐振腔参量的方法。其依据是，利用谐振腔内一个受外部信号控制的调制器，用一定的调制频率周期性地改变谐振腔的损耗或光程（振幅调制和相位调制）。当选择的调制频率与纵模的间隔相等时，对各个模的调制会产生边带，其频率与两个邻近纵模的频率一致。由于模之间的相互作用，使所有的模在足够强的调制下达到同步，各模将会发生相干叠加，形成锁模序列脉冲。

评价

在一个简单的激光器中，这些模式都是独立的振荡的，因此模式之间没有固定地关系，就好像一组彼此独立、频率稍有不同的激光从激光器中同时射出一样。每一束光的相位都没有固定，而且相位可能因为各种原因产生随机的变化，例如激光器的工作材料的温度变化等等。在只有很少的几个振荡模式的激光器中，模式之间的干涉会产生激光输出的拍频现象，这会引起激光强度的随机波动。而在具有成千上万个模式的激光器，这些干涉现象会平均起来产生近似常数的输出强度，这种激光的工作方式被称为连续波如果不允许模式独立振荡，而是要求每个模式与其他模式之间保持固定的相位，激光输出就会有很大的不同特点。这时的输出强度不再是随机性的变化或者近似为常数，而是由于不同模式的激光周期性的建立起相生干涉，导致产生脉冲激光。这样的激光器被称为锁模或者锁相。这些激光脉冲的时间间隔为τ = 2L/c，其中τ是激光往返共振腔所需的时间。这个时间对应的激光器模式之间的频率间隔，也就是Δν = 1/τ。