脉冲激光器概述

直接在连续激光器外增加调制器是产生激光脉冲的一种方法，这种方法能够产生最快的皮秒级脉冲，但其缺点是效率不高，并且峰值功率无法超越连续光功率。因此，通过激光腔内调制产生激光脉冲更为高效，这种方法可以在脉冲串的关闭时间储存能量，在开启时间释放能量。以下是两种方法的对比：

腔外调制：低峰值功率

腔内调制：高峰值功率

激光腔内调制产生脉冲的四种常用技术包括增益开关、Q开关（损耗开关）、腔倒空和锁模。

======我是啁啾反射镜分割线======

=======每次反射补偿1.5 mm熔融石英的色散======

在时域和频域中，脉冲的线形通常较为简单，可以用高斯和sech²函数来表示。脉冲的时间（即脉宽）通常使用半高宽（FWHM）来表示，即光功率至少为峰值功率一半所跨的宽度。通过Q开关激光器可以产生纳秒级的短脉冲，通过锁模激光器可以产生几十皮秒到飞秒级的超短脉冲。目前，高速电子学只能测量几十皮秒，更短的脉冲需要借助纯光学技术，如自相关仪、FROG和SPIDER。

如果已知脉冲的形状，可以根据以下公式计算脉冲能量（Ep）、峰值功率（Pp）和脉宽（p）之间的关系：

其中fs是与脉冲形状相关的系数，对于高斯脉冲约为0.94，对于sech²脉冲约为0.88，但在一般情况下，都以1进行计算。

脉冲的带宽可以用频率、波长或角频率来表示。如果带宽较小，波长和频率带宽可以使用以下公式进行转换，其中λ和ν分别是中心波长和频率，Δλ和Δν分别是以波长和频率表示的带宽。

对于特定脉冲形状，脉冲在无啁啾时的频谱宽度最小，这种脉冲被称为带宽极限或傅里叶变换极限脉冲。此时，脉冲时间和频率带宽的乘积是一个常数，这个常数称为时间带宽积（TBP）。带宽极限高斯和sech²脉冲的时间带宽积分别约为0.441和0.315；据此也可以计算出实际脉冲的啁啾量和累积的群延迟色散。

因此，越窄的脉宽需要越宽的傅里叶频谱。例如，10 fs脉冲的带宽至少需要达到30 THz量级，而阿秒脉冲的带宽更大，其中心频率必须远高于任何可见光频率。

脉宽影响因素

虽然纳秒或更长的脉冲在传播时脉宽几乎不会改变，即使长距离传播，但超短脉冲可能受到各种因素的影响：