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飞秒锁模光纤激光器的主要特点
【 2025-01-14 09:33 】【 浏览 28 】

脉冲特性 

- 超短脉冲宽度:能够产生飞秒级别的激光脉冲,一般脉宽范围在100fs至数百fs之间,如常见的150fs左右,甚至更短。这使得其在时间分辨率上具有极高的精度,可用于研究极快的物理、化学和生物过程,如分子的振动和转动、化学反应的过渡态等。

- 高峰值功率:尽管平均功率可能相对不高,但由于脉冲宽度极短,其峰值功率可达到千瓦甚至更高量级。例如,某些飞秒锁模光纤激光器的峰值功率可达数千瓦,这种高峰值功率特性使其能够在瞬间提供高强度的光场,可用于材料的高精度加工、强场物理研究等领域。

- 近变换极限输出:输出的激光脉冲接近变换极限,即脉冲的时间宽度和光谱宽度乘积接近理论最小值,具有良好的时间-频率域特性,这意味着激光脉冲在时间和频率上的分布都非常集中,有利于提高激光与物质相互作用的效率和精度。


飞秒锁模光纤激光器

结构与稳定性 

- 全光纤结构:采用全光纤设计,将泵浦源、增益介质、谐振腔等关键部件都集成在光纤中,无需复杂的光学调整和对准,结构紧凑、体积小、重量轻,易于集成到各种系统中,如实验室的小型实验装置或便携式测量设备等。

- 无移动部件:内部没有机械移动部件,避免了因机械振动、磨损等因素导致的性能不稳定和精度下降,具有很高的机械稳定性和可靠性,可长时间稳定运行,减少了维护成本和停机时间。

- 高稳定性:基于光纤的特性和先进的锁模技术,飞秒锁模光纤激光器能够输出稳定的激光脉冲序列,其脉冲重复频率、脉冲宽度、输出功率等参数的稳定性都非常高,可满足高精度实验和工业应用的需求。

波长与频谱特性 

- 波长可调谐:部分飞秒锁模光纤激光器具有波长可调谐的功能,可在一定波长范围内灵活选择输出波长,如1530-1580nm等,以适应不同的应用需求,如特定物质的光谱研究、不同材料的加工等。

- 光谱宽度较宽:其光谱宽度通常在数十纳米左右,较宽的光谱宽度使得激光脉冲具有更丰富的频率成分,有利于产生超连续谱等特殊的光学现象,可应用于光学频率梳、高分辨率光谱学等领域。

应用特性 

- 低噪声和低抖动:具有较低的振幅噪声、相位噪声和时间抖动,能够提供高质量的激光输出,对于需要高精度测量和控制的应用,如光学时钟、相干通信等非常重要。

- 高重复频率:重复频率一般在几十MHz到几百MHz之间,甚至更高,高重复频率使得激光脉冲在单位时间内的作用次数增加,可提高加工效率、数据采集速度等,适用于高速光采样、通信信号处理等对频率要求较高的应用。

- 兼容性与多功能性:作为一种先进的光源,飞秒锁模光纤激光器能够与多种光学技术和设备兼容,如非线性光学晶体、光纤放大器、光谱仪等,可实现多种功能的集成和扩展,如产生太赫兹辐射、进行多光子显微成像等。

- 节能环保:与传统的固体激光器相比,飞秒锁模光纤激光器通常具有较低的功耗,且在运行过程中产生的热量较少,不需要庞大的冷却系统,更加节能环保,符合现代绿色科技的发展趋势。

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