本⽂作者⽜昌东1，戴瑞峰，刘瑞科1，王超⾂1，⾦舵1，⽩振旭1,2，王⾬雷1,2，吕志伟1,2,*，（1.河北⼯业⼤学先进激光技术研究中⼼； 2.河北⼯业⼤学电⼦信息⼯程学院，天津市电⼦材料与器件重点实验室），仅供⾏业交流学习之⽤，感谢分享！
单纵模激光器相⽐于多模运转的激光器，不仅具有稳定性强、光束质量好等优点，⽽且其输出谱线窄、具有良好的相⼲性，在钠导星技术、多普勒测风雷达、光通信、精密测距、引⼒波探测、⾮线性光学、⼯业以及国防等领域发挥着重要的作⽤。其中，固体单纵模激光器具有⼯作波长范围宽、功率拓展性强等优点，得到了⼴泛的关注和应⽤。然⽽，对固体激光器⽽⾔，实现稳定的单纵模运转，需要根据不同的⼯作条件采取不同的纵模选择技术。刮腻子的机器
常见选模技术包括增强模式竞争的短腔法、F-P标准具法、消除空间烧孔效应的单向环形腔法、扭摆模腔法以及使⽤⾊散腔的体布拉格光栅法，以上技术⼯作在阈值附近或⼯作在⼀定的功率范围内，导致获得的单纵模激光输出能量较低。为改善输出能量问题，诞⽣了种⼦注⼊技术，它能够通过主动器件的控制，有效实现单纵模激光的放⼤并实现⾼功率或⾼能量的输出，但其结构及控制系统⽐较复杂。此外，当单⼀选模结构⽆法有效实现单纵模输出时，也可采⽤多种结构复合的⽅式进⾏纵模选取。以上⽅法各有利弊，适⽤环境也不尽相同。⽂中结合⼀些实例，从单纵模的选模⽅法和单纵模激光器应⽤两⽅⾯进⾏综述，期望为从事固体单纵模激光器研发及相关应⽤的⼈员提供参考。
1 固体激光器单纵模选择技术
合金钢球1.1 短腔法
对于⼀个固定参数的谐振腔，腔内能谐振的纵模是确定的，其纵模间隔与腔长成反⽐关系。激光器运转时，由于纵模之间的竞争，只有增益带宽内的纵模更容易保留下来，输出激光的纵模数量可⽤增益线宽与纵模间隔的⽐值来描述。因此，缩短腔长增⼤相邻纵模之间的间隔能够使有效带宽之内只存在⼀个纵模，是最直接的实现单纵模运转的⽅法。
1979年 Kubodera等⾸次提出基于 LNP的微⽚激光器，其结构如图1所⽰。
泵浦源采⽤ GaAlAs 激光器，端⾯泵浦厚度为300 µm 的 LNP 晶体，在室温条件下得到*********µm和 0.5
********µm的单纵模输出。1989年Zayhowski使⽤Ti:Al2O3激光器泵浦Nd:YAG薄⽚，在室温下最⾼获得22 mW的连续单纵模输出，斜效率超过 30%，外差测量线宽少于 5 kHz，但由于受热效应的影响其结果不可重复。2010年Li等提出了端⾯泵浦厚度为0.5 mm的Ho:YVO4微⽚，在77 K极低温情况下获得1.2 W多纵模输出，将冷却温度提⾼⾄15℃时，通过调整输出功率和泵浦焦点位置，输出变为8 mW的2 052.6 nm单频光。
光立方制作
激光⼆极管（LD）泵浦的短腔激光器结构简单便于⽣产，⽽且容易实现单纵模输出的优点，越来越受到⼈们的关注。但腔长限制了增益介质的长度，难以实现⾼功率输出，⽽且增益介质线宽较宽时，晶体和谐振腔要压缩⾄很⼩，对⽣产⼯艺要求较⾼。未来发展趋势主要是寻更合适的泵浦源，或使⽤耦合系统提⾼泵浦光的利⽤率，改进⽣长⼯艺得到更好性能的激光晶体以提⾼输出激光的稳定性。
1.2 标准具法
在谐振腔内插⼊标准具选模的⽅法，与短腔法在原理上有些类似，都是使得有效增益带宽范围内只起振⼀个纵模。区别在于标准具法是利⽤标准具的窄线宽透射谱，增⼤其他纵模的损耗，其他纵模因透射率⼩⽽在模式竞争过程中被滤除，从⽽实现单纵模运转。⽽且通过对标准具的⾓度以及温度的控制，还可获得可调谐输出。其结构如图2所⽰。
2010 年哈尔滨⼯程⼤学 Zhang等在 LD 泵浦的 Tm,Ho:YLF 激光器中，组合使⽤两个厚度分别为 0.1 mm 和 1 mm 的标准具，室温获得了能量为118 mW 的2 µm单纵模激光输出，同时通过对1 mm标准具的调节，可实现超过 1 GHz 的频率调谐。2015 年，哈尔滨⼯业⼤学 Dai等⼈设计了⼀种单纵模Tm，Ho:YVO4激光器，使⽤双F-P标准具，获得波长2 051 nm最⼤输出功率95 mW的单纵模输出。2017年，哈尔滨⼯业⼤学的Yang等⼈设计了⼀种⽤ Tm：YAP 激光器泵浦Ho:SSO 晶体的单纵模激光器，它的结构如图 3所⽰。它采⽤双腔结构，前腔为四镜环形腔，增益介质为Tm:YAP晶体，后腔增益
介质为Ho:SSG晶体。分别在前后腔各放置⼀个F-P标准具，前腔标准具选择匹配 Ho:SSO晶体吸收光谱的波长，后腔标准具对输出纵模进⾏选择。在两个腔之间使⽤厚度分别为25 mm和45 mm的棱镜进⾏模式匹配。当⼊射功率为10.2 W时，获得最⼤输出功率590 mW的2 111.9 nm波长输出，此时斜效率9.7%。
使⽤标准具进⾏模式选择，整体结构简单，元件紧凑，但由于标准具损耗⼤，难以获得⾼功率输出，因此这种⽅法适合设计⼩型激光器。为获得⾼功率的输出，需要将标准具选模的单纵模激光器作为种⼦源进⾏功率放⼤。
1.3 单向环形腔法
理论上，谐振腔中的模式竞争会使主振荡模能够在腔内以单纵模状态振荡。但实际的激光器中，由于腔内光场是驻波场，受空间烧孔效应的影响，反转粒⼦数也会在空间中不均匀分布。当主振荡模的波腹与其他纵模的波节有效重合时，两纵模可能会在不同空间处发⽣振荡。将谐振腔设计成单向运转的环形腔，腔内⾏波场可有效避免空间烧孔效应带来的影响，实现单纵模运转。单向环形腔的代表性结构就是⾮平⾯环形腔（NPRO），其结构如图4所⽰。
2009 年⾼春清等⼈使⽤ LD 泵浦 NPRO 结构Nd:YAG 晶体，设计出 1 064 nm 和 13 19 nm 单纵模激光器，输出功率为1.876 W 和 616 mW，对应斜效率为60.3%和19.2%。当使⽤YAG、Tm:YAG双键合
晶体的 NPRO 结构时，得到 2 012 nm 单纵模激光输出，键合晶体有效的减少了激光器的热效应。2013 年北京理⼯⼤学 Wang等采⽤单块Ho:YAG晶体⾮平⾯结构，如图 5 所⽰。
Tm:YLF 激光器⽤于产⽣ 1 907 nm激光，调整泵浦位置后得到了8.0 W的2 122 nm单频输出，x、y⽅向光束质量因⼦经测量分别为1.016和1.053。同年，该课题组 Wang[16]使⽤相同结构泵浦 Er:YAGNPRO 晶体，实现了功率10.5 W、线宽18.6 kHz的单纵模激光振荡，x、y⽅向光束质量因⼦为1.09和1.24。⾮平⾯环形腔激光器使⽤⼀体化的结构，相⽐于分⽴式结构插⼊损耗⼩，同时具有更⾼的稳定性，可获得稳定的⾼功率单频输出。此外，该⽅法通过对晶体温度和压电陶瓷的控制可实现激光频率的慢、快调谐，在相⼲光通信领域有很好的的应⽤前景。
1.4 扭转模腔法
活动顶尖扭摆模腔法同样可消除空间烧孔效应带来的影响。扭摆模腔法是将光经过起偏器后，通过放置在晶体两端的1/4波⽚，两波⽚快轴相互垂直，使得增益介质内部光场呈现均匀分布，抑制多纵模消耗反转粒⼦数，因此从根本上消除空间烧孔效应。其结构如图6所⽰。QWP1和QWP2为四分之⼀波⽚。
2011年，北京理⼯⼤学Gao等报道了使⽤扭摆腔结构的Tm:YAG激光器，得到2 µm单纵模激光输出，斜效率为
19.2%。2019 年，南京科技⼤学 Luo等使⽤扭转模腔的⽅式设计出⼀种直接振荡在640 nm的⼆极管泵浦Pr:YLF全固态单纵模激光器，结构如图 7 所⽰。在 3.5 W 蓝光泵浦下，获得了403 mW 单纵模输出，线宽 150 MHz，斜效率
26.8%。光束质量因⼦⽔平⽅向为1.10，垂直⽅向为1.07。
由于扭摆腔法结构简单、出现单纵模⼏率⼤，已经被证实是⼀种较好的单纵模选择⽅法。但该⽅法也存在着局限性，它只适⽤于使⽤各向同性介质的激光器，⽽且其对偏振态变化敏感，热效应等因素对于偏振态的影响将会降低单纵模出模率，因此需要对晶体的热问题加以控制及补偿。
内嵌模组1.5 体布拉格光栅法
体布拉格光栅滤光也是⼀种可供选择的实现单纵模的⽅案。体布拉格光栅作为滤光元件，有着极好的光学性能，能够在特定的波长或波段实现⾼反射，有良好的光谱选择性和⾓度选择性。2013 年，Sun等提出使⽤反射式体布拉格光栅（RBG）作为输出镜，利⽤主动调 Q 得到稳定的1 063.9 nm单纵模脉冲输出，其装置如图8所⽰。
光学腔长38 mm、调Q后的重复频率为5~150 Hz条件下，峰值功率 0.66 MW，脉冲宽度 645 ps。当光学长度达到 100 mm 时会出现多模，⽽且增益晶体长度仅有 2.6 mm，限制了功率的进⼀步提⾼。2
015年，Jin等采⽤ RBG 和⽯墨烯被动调 Q 的⽅式，实现单频脉冲激光输出，输出功率 724 mW，单脉冲能量7.5 µJ，重频96.2 kHz，脉冲宽度2.2 µs。被动调Q增⼤了脉冲建⽴时间，激光在腔内振荡次数增多，有利于实现单纵模，但是被动调 Q 输出脉冲存在时间抖动，限制了它的应⽤范围。
激光器由于增益介质的限制导致谐振腔长度不能进⼀步的缩短，导致可能会出现光栅带宽⼤于纵模间隔的情况，⽆法仅凭单个体布拉格光栅实现单纵模运转，因此需要采⽤多个体布拉格光栅相结合的⽅式进⾏模式选择。2009年，北京⼯业⼤学的惠勇凌等提出了⼀种基于组合体布拉格光栅的单纵模激光器，其结构如图9所⽰。
组合使⽤透射和反射光栅，对输出光⾓度和波长进⾏选择，使激光器实现单纵模振荡并获得了波长1 053 nm、脉冲能量2 mJ的输出。体布拉格光栅有着优秀的热稳定性，可承受400 ℃⾼温，热偏移量仅在⽪⽶量级，⽽且其损伤阈值⾼，脉宽1 ns时可达11 J/cm2。凭借这些优点使它成为良好的选模元件，可提⾼激光器的稳定性，但其造价较⾼，且⼝径仅在毫⽶量级。
1.6 种⼦注⼊技术
直接通过振荡器产⽣单纵模输出的⽅法，输出功率普遍较低，为得到⾼功率或⼤能量的单纵模输出，需要在原有的性能基础上进⾏光放⼤，可通过种⼦注⼊技术来实现，其基本结构如图10所⽰。
种⼦光注⼊技术的基本思路是将⼩功率的单纵模激光注⼊谐振腔中，注⼊的种⼦光⽐⾃由振荡的模式更具优势，因此从动振荡器中与种⼦光频率最接近的模式会优先起振，形成锁定实现单纵模。使⽤压电陶瓷或电光晶体，在泵浦脉冲下降沿附近连续改变谐振腔腔长，使谐振腔更易发⽣锁定。当腔内发⽣注⼊锁定时打开 Q开关，输出⾼功率的脉冲激光，单纵模特性不会发⽣改变。常见的种⼦注⼊技术有建⽴时间最⼩化技术、谐振探测技术。
1.6.1 建⽴时间最⼩化技术
斯坦福⼤学的Park等⼈⾸先发现种⼦光频率与振荡模式的频率越接近，越容易实现单纵模输出，脉冲建⽴时间越短，他们根据这⼀现象提出并应⽤了建⽴时间最⼩化技术。对相邻脉冲的建⽴时间进⾏测量，并反馈给压电陶瓷驱动器（PZT）控制谐振腔腔长，最终保持最⼩的建⽴时间。2007年，Schrod⁃er等使⽤建⽴时间最⼩化技术，设计出⽤于多普勒测风激光雷达的单频紫外激光器。种⼦注⼊激光器输出1 064 nm激光，经过两级双程放⼤，通过⾮线性晶体后，得到355 nm紫外脉冲光，脉冲能量60 mJ，脉宽25 ns。这种技术对压电陶瓷和电路控制系统的要求较低，相对于之后要介绍的谐振探测技术要容易设计，适⽤于稳定性要求低的场合。
1.6.2 谐振探测技术
1986 年，Henderson⾸次提出扫描 - 触发（Ramp-fire）谐振探测技术。种⼦光注⼊谐振腔内，通过
偏振⽚会分成⽔平偏振光和反射到腔外的垂直偏振光，⽔平偏振光在腔内往返⼀周后变为垂直偏振，再次通过偏振⽚P时反射到腔外，通过偏振控制器调节种⼦光偏振态，使反射光产⽣强⼲涉波形。再利⽤ PZT改变谐振腔长度，同时实时检测⼲涉波形，当检测到⼲涉峰时腔内完成注⼊锁定，打开 Q 开关输出单纵模激光。2017 年北京理⼯⼤学⾼春清课题组根据此技术研制了种⼦注⼊的Ho:YAG激光器，单块Ho:YAG⾮平⾯环形腔激光器作为泵浦源，从动腔采⽤声光调Q蝶形四镜环形腔，获得输出2.09 µm单纵模输出，脉冲能量6.24 mJ，脉宽172 ns，重频1 kHz。Ramp-fire谐振探测技术虽然控制电路的设计较困难，但是输出的激光拥有更⾼的频率稳定性，抗⼲扰能⼒强，能保证100% 单纵模输出。如何优化压电陶瓷的控制⽅法和谐振探测电路的稳定性，以提⾼⼯程应⽤激光器的频率稳定性和激光器的寿命，是未来的发展⽅向。
1.7 复合法
复合法包括复合腔法和复合结构法。复合腔是相对于简单腔的概念，它是指在谐振腔当中存在着多条光路，每条光路称为⼀个⼦谐振腔，满⾜两个腔谐振条件的纵模才可以优先起振。典型复合腔结构有⼲涉式复合腔，其中⼜包括了Michelson⼲涉式复合腔和Fox-Smith⼲涉式复合腔，它们是使⽤⼲涉仪代替反射镜作为腔镜，其结构如图11所⽰。
M和 M1组成⼀个⼦谐振腔，M和 M2组成另⼀个⼦谐振腔，振荡光依次在两个腔中往返，振荡中⼼频
率应同时满⾜两个腔的振荡条件，因此纵模间隔将变成两腔腔长的函数，调节⼦腔腔长增⼤纵模间隔，有利于单纵模输出。复合腔虽然能够有效提⾼选模精度，但结构复杂不便于调节，稳定性有限。
复合结构法是使⽤多种结构相结合的⽅法，由于加⼯⼯艺或⾃⾝特性等限制，使⽤单种结构⽆法有效对纵模进⾏选择时，可复合多种结构来提⾼单纵模的出模率。2014 年，上海光机所的 Zhang等⼈，采⽤扭摆模腔结构，结合谐振探测技术，得到双脉冲单纵模脉冲输出，结构如图 12所⽰。使⽤双晶 RTP电光调制器时，单脉冲能量可达 10 mJ，脉宽20 ns，重频 50 Hz，光转换效率与斜效率分别为22.4% 和 33%。但通过压电陶瓷（PZT）控制腔长来满⾜谐振条件，会产⽣波动，同时 PZT 的滞后效应会降低稳定性。
为克服 PZT 的缺点，3 年后 Zhang将 PZT 替换为电光晶体，结构如图13所⽰。
使⽤扫描-延迟-触发谐振谐振探测技术控制腔长，提⾼了激光器的稳定性，将激光器输出提升⾄脉冲能量 13 mJ，脉宽20 ns，重频 50 Hz，光转换效率与斜效率分别为27%和34%。
2019年，北京⼯业⼤学的胡星等采⽤RBG和F-P 标准具结合的⽅式共同进⾏模式选择，并利⽤加压式调Q⽅式，结构如图14所⽰。
腔长 145.7 mm 条件下可实现稳定单频脉冲输出，功率 750 mW，单脉冲能量 75 µJ@10 kHz，脉宽8.
3 ns。2020 年，河北⼯业⼤学的⾦舵等采⽤主被动双调 Q 结合多种选纵模技术，结构如图 15 所⽰。
在可饱和吸收晶体调节腔内损耗的基础上，结合谐振反射器（标准具）及扭摆腔膜的⽅法获得了单脉冲能能量为10.8 mJ、脉宽为9.8 ns，单纵模率为96.2%的对称脉冲激光输出。
1.8 ⽅法对⽐
前⽂总结了实现单纵模的⼏种常见⽅案。短腔法和标准具法虽结构简单成本低，可输出功率受限。单向环形腔法和扭摆模腔法消除了空间纵模竞争带来的影响，提⾼了输出单纵模的效率，但灵敏度⾼难以调节。体布拉格光栅法优势在于光栅性能不易受温度影响稳定性⾼，缺陷则在于对宽带宽增益介质的选模特性有限。通过以上⽅案虽可实现单纵模输出，但功率普遍较低，种⼦光注⼊法可在保证单纵模的前提下有效提⾼输出功率，只是输出特性受种⼦光影响明显。复合法选模精度更⾼，能够有效选择单纵模，弊端在于结构复杂，抗⼲扰能⼒低，稳定性较差。表 1 列出各⽅法的对⽐。
2 单纵模激光器应⽤
单纵模激光器具有输出谱线⾮常窄，良好的相⼲性等优点，使⽤其作为光源可降低⼲扰提⾼准确性，在许多领域发挥重要作⽤。下⾯对典型的单纵模激光器应⽤作介绍。
2.1 钠导星
由于⼤⽓湍流效应的存在，光学望远镜使⽤过程中图像会出现模糊，为补偿这⼀不利影响，提出了⾃适应光学校正技术。⽽⾃然导星数量不⾜导致天空覆盖率较低，因此需要⼈造导星帮助实现校正过程。在85~105 km的⼤⽓层中分布着电离态的钠离⼦，地⾯发射589 nm激光会使钠层共振产⽣后向散射，形成⼈⼯引导星。后向散射光中携带着光路相差信息，地⾯接收后采⽤⾃适应光学技术控制变形镜，修正⼤⽓湍流带来的影响，得到清晰的图像。
钠导星技术的关键在于黄光激光源，如何获得稳定⾼效的单纵模 589 nm 激光⾄关重要。由于⽬前⾃然界中尚未发现直接激发 589 nm 的固体介质，因此黄光的获取要与⾮线性频率变换技术相结合。双红外激光和频产⽣钠黄光是⼀种较为成熟的技术⽅案，主要⽅法是先使⽤纵模选择技术得到 1 064 nm 和 1 319 nm 稳定单频激光，再利⽤⾮线性晶体的⾮线性和频特性产⽣ 589 nm单频激光。这种⽅案⼜可细分为腔内和频和腔外和频两种⽅式，腔内和频⽅式结构紧凑，激光器体积较⼩，但考虑到功率、线宽等⽅⾯的需求，腔外和频⽅式是更为合适的⽅案，其简单⽰意图如图16所⽰。
2009 年，鲁燕华等⼈提出⼀种基于腔外和频⽅式的589 nm黄光钠导星激光器，由于1 064 nm和 1 319 nm 种⼦激光器的增益及线宽存在差异，因此两激光器中分别使⽤三块和单块标准具进⾏纵模选择。为提⾼和频效率需要对单频光进⾏时域匹配，因此激光器在声光 Q开光的驱动源中增加延迟补偿模块，补偿两光之间的相位差，使其在时域更好地同步。该激光光源可获得平均功率 1.0 W，中⼼波长 589.159 nm，线宽 1.8 GHz 的钠导星激光输出，经发射装置发射到 90 km ⾼度的⼤⽓层能够接收
到后向散射光。
另⼀种产⽣黄光的思路是基于受激拉曼散射效应的拉曼激光技术，其实现⽅案可分为两类：⼀种是 1 064 nm 单频光通过受激拉曼散射频移到1 178 nm，再通过倍频晶体转化为589 nm激光输出；另⼀种是将1 064 nm单频光先通过倍频输出532 nm激光，再通过拉曼频移到589 nm。2014年李⼩丽提出⼀种新型⽅案，采⽤拉曼倍频结构中结合扭摆模腔的⽅法，通过控制基频光的偏振态消除空间烧孔效应，实现单纵模黄光输出。拉曼激光器结构紧凑、成本较低，能有效产⽣和黄光输出。随着光纤材料性能的快速提升，设计钠导星激光器的难度将进⼀步降低，基于光纤拉曼散射的钠导星激光器将是研究重点。
2.2 测风雷达
测风雷达⽤于探测⾼空中⼤⽓层的风向、风速、⽓压等因素，在军事、民航等领域有着⼴泛应⽤。测风雷达是利⽤光的多普勒效应，向⼤⽓层中发射脉冲激光，⼤⽓层中的粒⼦将与激光相互作⽤产⽣回波，由于多普勒效应的存在回波光与发射光存在着⼀定的频移量，通过测量频移量就可反演出⼤⽓中的风速信息。空⽓中⽓溶胶运动引起的频移量相对于激光频率来说要⼩得多，很难通过直接测量提取出，因此常采⽤相⼲探测技术获得更⾼精度，其原理图如图17所⽰。
将后向散射光与本振光混频得到⼲涉信号，利⽤光电探测器检测，就可得到承载风速信息的中频信号。
由于相⼲检测技术对于频率的灵敏度很⾼，因此其对于光源有⼀定要求，激光线宽要⾜够窄，这样可减低噪声⼲扰，提⾼测量精度。多普勒测风雷达早期使⽤ 10 µm 波段的 CO2激光器，由于稳定性差逐渐被取代，2 µm 波段的全固态激光器占据主流。2011 年上海光机所舒仕江等⼈提出⼀种⽤于激光雷达的 2 µm 固体激光器，激光器采⽤主振荡-功率放⼤（MOPA）结构，种⼦激光器中使⽤⼀薄⼀厚双标准具，抑制纵模并调谐于 2 051~2 056 µm 范围，振荡放⼤器采⽤四镜环形腔结构消除空间烧孔效应，且加⼊ Ramp-fire 技术进⾏控制。经探测发现，种⼦注⼊放⼤后的激光⼯作于单纵模模式，单频脉冲激光的能量可达百焦⽿级，重复频率为5 Hz，但整体光-光效率较低仅为1.1%，这是由于泵浦光没有得到有效利⽤，后续可针对这⼀问题进⾏改进。近些年来1.5 µm波段激光器快速发展，由于其⼯作在⼈眼安全波段，之后将成为研究热点。
2.3 相⼲光通信
随着信息化进程的推进，信息爆炸性增长，⼈类社会对于数据传输的需求急剧增加，⾼传输速率光传输系统的研制迫在眉睫，如何在不改变频带资源的前提下提⾼数据传输速率成为关键问题。传统光通信系统采⽤强度调制/直接检测，仅对振幅进⾏调制，频谱利⽤率低，且中继距离短，使⽤过程中存在诸多弊端，相⼲光通信技术为这⼀问题提供了解决⽅案。相⼲光通信系统使⽤单纵模光源作为载波信号，其窄线宽、长相⼲长度的特点，使得在发射端不仅可对幅度进⾏调制，频率、相位、偏振态也可
承载信息，不同复⽤⽅式可选择不同的参量作为信息的载体，复杂调制⽅案还可同时对多个参数进⾏共同调制，由于可调制维度的增加，能够承载的信息量⼤⼤增加，提升了频带利⽤率，可充分发挥光通信的优势。2011 年朱韧等⼈提出⼀种可调谐 Nd:YAG 固体激光器，激光晶体采⽤ NPRO 结构消除空间烧孔效应，获得 1 W 单纵模输出，激光线宽⼩于 2 kHz，并且通过控制可实现激光频率的调谐，温度控制可实现 15 GHz 范围的慢调谐，压电陶瓷控制可实现 200 MHz范围的快调谐，响应时间为 45 µs，该激光器在光通信领域有很好的应⽤前景。除承载信息量⽅⾯的优势外，相⼲光系统还具有更⾼的灵敏度和更长的传输距离，因此发射端天线⼝径可⼤幅度减⼩。
2.4 引⼒波探测
以往对于⾃然界的观测依靠电磁波完成，引⼒波的探测提供了⼀个新的探测⼿段，对于了解天体演变、宇宙起源等时空变化有巨⼤帮助。⽬前世界上的地⾯探测装置有美国的 LIGO、澳⼤利亚的 AIGO、⽇本的 KAGRA、德英合作的 GEO 以及意法合作的 Virgo。我国由于空间技术发展迅速，对空间引⼒波探测更为关⼼，⽬前有“太极”和“天琴”两个空间引⼒波计划。
LIGO是世界上⾸个⼤型地⾯引⼒波探测装置，LIGO的简易结构如图18所⽰。
由于引⼒波的影响，⼲涉仪两臂相对长度将发⽣微⼩变化，相位存在差异的两个光场发⽣⼲涉，引⼒波引起的微⼩变化体现在这个⼲涉信号之中。为获得⾜够灵敏度，⼲涉臂采⽤法布⾥-玻罗谐振腔，激
光在腔中振荡约300次才返回分束镜，光场相位对于长度的灵敏度得到了300倍的增强。2015年凭借该装置在试运⾏阶段就探测到⾸个引⼒波信号
GW150914，之后⼜探测到多起引⼒波事件。
苯丙酮合成
3 结论
综述了固体单纵模激光器的主要技术⽅案及特点，对⽐了各⽅法的优缺点，并对单纵模激光器的应⽤作简单介绍。随着科学研究的进步，同时在⽇益增长的市场需求牵引下，未来对激光器特定性能需求也将越来越⾼，这使得激光器必定向着⼩型化、稳定、⾼效、窄线宽、⼤能量、⾼重频的⽅向发展。此外，除了直接的选模⽅法，近⼏年⼈们也通过结合⾮线性光学的⽅式实现了多个波段的单纵模激光的输出，并获得了良好的单纵模选择或线宽优化效果。如何提⾼现有单纵模激光器的稳定性和提升性能指标，以及探索实现单纵模激光的新⽅法，将是未来发展的趋势，并有望进⼀步提升单纵模激光器的技术指标。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议