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在一個簡單的激光器中，每一個模式都獨立地振蕩，彼此之間沒有固定的關(guān)系，本質(zhì)上就像一組獨立的激光器，它們都以略微不同的頻率發(fā)光。每種模式中光波的各個相位都不是固定的，可能會因激光器材料的熱變化等因素而隨機變化。在只有少數(shù)振蕩模式的激光器中，模式之間的干擾會導(dǎo)致激光輸出中的拍頻效應(yīng)，導(dǎo)致強度波動；在具有數(shù)千個模式的激光器中，這些干擾效應(yīng)趨于平均到接近恒定的輸出強度。
如果不是獨立振蕩，而是每個模式運行時與其他模式之間保持固定的相位差，則激光輸出的行為會截然不同。激光模式將周期性地相互干涉，而不是隨機或恒定的輸出強度，從而產(chǎn)生強烈的光脈沖或脈沖。這種激光器被稱為鎖模激光器。這些脈沖在時間上以τ=2L/c隔開，其中τ是光在激光腔中進行一次往返所需的時間。該時間對應(yīng)的頻率正好等于激光器的模式間距
每個光脈沖的持續(xù)時間由同相振蕩的模式數(shù)決定。如果有N個頻率間隔Δν的模式被鎖定，則整體鎖模帶寬為NΔν，且該帶寬越寬，激光器的脈沖寬度越短。實際上，實際脈沖寬度由每個脈沖的形狀決定，而每個脈沖的形狀又由每個縱模的精確振幅和相位關(guān)系決定。例如，對于產(chǎn)生高斯時間形狀脈沖的激光，最小可能脈沖寬度Δt由下式給出：
值0.441被稱為脈沖的時間帶寬積，并根據(jù)脈沖形狀而變化。對于超短脈沖激光器，通常假設(shè)雙曲正割平方(sech2)脈沖形狀，給出0.315的時間帶寬積。
利用該方程，可以計算出與測量的激光光譜寬度一致的最小脈沖寬度。對于光譜寬度為1.5 GHz的氦氖激光器，與此光譜寬度一致的最短高斯脈沖約為300皮秒；對于128太赫茲帶寬的鈦寶石激光器，這個光譜寬度只有3.4飛秒。這些值代表與激光器線寬一致的最短高斯脈沖；在實際的鎖模激光器中，實際的脈沖寬度取決于許多其他因素，例如實際的脈沖形狀和腔的整體色散。
原則上，后續(xù)調(diào)制可以進一步縮短這種激光器的脈沖寬度；然而，測得的光譜寬度將相應(yīng)增加。
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