光电技术百科分享：“无源锁模”的原理

       无源锁模不需要向激光器引入外部信号（如调制器的驱动信号等等）来产生脉冲，它们通常是使用激光腔中的光波来引起激光腔内某个元件的变化，而这个元件的变化又会引起腔内光的变化。通常使用的的元件是一个饱和吸收体。这个元件会在是一种透射率与光强相关的的器件。这意味着这个器件会在光线通过时依据光线的不同强度而有不同的表现。对于无源锁模来说，理想的饱和吸收体会将低强度的光吸收，而在光强足够高时让其穿过。

       当将饱和吸收体放置在激光腔中的时候，低强度的激光会被衰减，然而由于未锁模的激光的强度具有随机变化，随机产生的光强会足够大从而能够透射出饱和吸收体。由于光在激光腔中振荡，这个过程不停地重复，使得高强度的激光被放大，而低强度的光被吸收。振荡很多次以后，就会产生一系列的光脉冲，而激光也被锁模。

如果在频域内考虑，如果一个模式的光学频率为ν，它的幅度调制频率为nf，那么得到的信号的边带光学频率为ν − nf 和 ν + nf，从而引起短脉冲的更强的模式锁定，而且比有源锁模更加稳定。然而无源锁模会有启动的问题。

       通常饱和吸收体是液态的有机染料，也有一些是使用掺杂晶体和半导体。半导体吸收器的响应时间非常短，大约只有100飞秒，而这个时间是决定无源锁模脉冲时间的重要因素。在碰撞脉冲锁模激光器中，吸收器会使脉冲的起始边缘更为陡峭，而激光介质会使结束边缘更陡峭。

       特别的说，石墨烯可以在从可见光到近红外光的范围内被饱和，而与单壁碳纳米管相比，它的不饱和损失更小、损坏阈值也更高。还有一些无源锁模技术不需要使用这种吸收率与强度相关的材料。这些方法通常在激光腔内放置具有非线性光学效应的元件，以选择性的放大腔内的高强度光、衰减低强度的光。最成功的一种技术称为克尔透镜锁模，也被称为自锁模。这种技术利用了非线性光学中的克尔效应使高强度的光与低强度的光有不同的聚焦特点。通过精心设计在共振腔内放置一个光圈，可以使这种技术具有比饱和吸收体更短的反应时间。

       看完上面的内容后，您对无源锁模是不是有了一定的了解呢？，请多多支持光电工程师社区吧。