模式跳變是一種主要在單頻
激光器的背景下討論的現(xiàn)象。在某些外界影響下,這種
激光器可能會在單一的諧振腔模式下工作一段時間,但隨后突然切換到另一種模式。這意味著另一種模式突然接收了所有的光
功率;在很短的一段時間內(nèi),兩種模式都可能存在功率。
6T-h("t 在激光器的多模操作中,也可能存在不同模式組之間的轉(zhuǎn)換。然而,許多模式上的同時振蕩是最常見的,而不是完全的模式跳變,往往有更多的連續(xù)躍遷,光功率逐漸被重新分配。空間燒孔等非線性效應可以進一步影響該動態(tài)變化。
~Mk{2;x 模式跳變還可以涉及高階模式,或在具有
偏振無關的增益激光器中具有不同偏振的模式。
zNAID-5K; #cHH<09rl 模式跳變的原因
CC{*'p6 模式跳變經(jīng)常受到外部因素的影響。例如,增益介質(zhì)溫度的漂移會使最大增益的
波長發(fā)生偏移,但不會使諧振器模式的頻率發(fā)生相同程度的偏移。(這可以發(fā)生在激光
二極管中,溫度變化對增益最大值的影響通常超過諧振腔。)以前的激光發(fā)射模式可能不再是增益最高的模式,因此具有較高增益的競爭模式的功率可以迅速上升。
E?\&OeAkO 激光諧振器的長度漂移基本上也會發(fā)生相同的現(xiàn)象,它改變了諧振器模式頻率,而沒有改變增益最大值。
;E,^bt<U 這兩種模式跳變的起源通常是由于試圖調(diào)節(jié)激光器的波長。當然,外部的影響也可能是隨機噪聲,例如鏡面振動,溫度波動或泵浦功率的變化,或者外部光反饋。
t:MeSO I,[njlO: 模式躍變的后果
'gBns 模式跳變可以明顯地受到干擾,因為它們會使獲得連續(xù)的波長調(diào)諧變得困難。根據(jù)激光裝置的各種細節(jié),波長可能會產(chǎn)生顯著的跳變,這些跳變之間只有微小的變化,或者它可以像鋸齒
曲線一樣變化。
hw2'.}B"( 模式跳變也會產(chǎn)生激光噪聲,如強度噪聲和其他
參數(shù)的噪聲,特別是在模式跳變頻繁的情況下。
-PfBL8 tX'`4!{@+ 避免模式跳變
@#HB6B 當激光諧振腔具有較大的自由
光譜范圍,即其基模的頻率間隔較大時,通常更容易避免跳模。一些可調(diào)諧激光器只配備相應的短激光諧振腔,調(diào)諧范圍被限制在接近自由光譜范圍的值,例如對于緊湊的非平面環(huán)形振蕩器(NPRO或MISER),調(diào)諧范圍可能為幾千兆赫茲。
YUGE>"{ 通過對諧振腔模式頻率和增益最大值的協(xié)調(diào)調(diào)諧,或者附加一個腔內(nèi)光濾波器,可以獲得比自由光譜范圍寬得多的連續(xù)(模式跳變自由)調(diào)諧范圍。
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