光纤激光器产生超短光脉冲采用的技术通常有两种：调Ｑ技术和锁模技术。调Ｑ技术虽然可以使

光纤激光器在整个增益谱的宽范围内产生波长可调的高峰值功率（大于１ｋＷ）脉冲，但这种

脉冲的宽度相对较宽。而锁模技术加上脉冲压缩技术则可以产生比１００ｆｓ更短的光脉冲。

以下我们就来分析锁模技术的原理。

光纤激光器通常具有大的增益带宽（大于３０ｎｍ）和相对小的纵模间隔（小于１００ＭＨｚ）。

因此，它在工作时同时会有大量的纵模落在增益带宽内。如果模式间的频率间隔用△υ表示，

那么△υ＝ｃ／ＬＯＰＴ这里ＬＯＰＴ是光在激光器腔内环行一周的光程长度，ｃ为光速。

总的光场可写成：

Ｅｔ　＝Ｅｍｅｘｐｉφｍ－ｉωｍｔ　 （１）

式中Ｅｍ、φｍ和ωｍ分别是２Ｍ＋１个模式中某一特定模式的幅度、相位和频率。

如果所有模式互相独立地工作，它们具有相同的幅度：Ｅｍ＝Ｅ０，它们间的相位关系不固定，

则总光强２中的相干项平均值为零，２＝（２Ｍ＋１）Ｅ２０。 激光刻章机 激光雕刻机

锁模是发生在各种纵模的相位同步的情况下。此时，在任意两个相邻模式间的相位差被锁定为一常数φ，

即φｍ－φｍ－１＝φ。这样，相位关系可表达为φｍ＝ｍφ＋φ０。模式频率ωｍ＝ω０＋２ｍπ△υ。

如果我们把这些关系式应用到式１　中，并且为简化起见假设所有模式有相同的幅度Ｅ０，

则其总光强为：

２＝ｓｉｎ２２Ｍ＋１　π△υｔ＋φ／２Ｅ２０／
ｓｉｎ２π△υｔ＋φ／２　

由此可见，总光强２是一个时间的周期函数，其周期τｒ＝１／△υ，这正是光在激光器腔内环行

一周的时间。激光器以脉冲串的形式输出，两个相邻脉冲间的时间间隔为τｒ。解释这个结果有

一个简单的办法：一个单一脉冲在激光器腔内循环，与此同时其中一小部分能量在每次脉冲到

达输出端耦合器的时刻输出。 激光刻章机 激光雕刻机

脉冲宽度τｐ可由式（２）估算：τｐ＝［（２Ｍ ＋１）△υ－１。其中（２Ｍ＋１）△υ代表

所有相位锁定模式的总带宽。由此可见，脉冲宽度与相位同步的各个纵模所占的光谱带宽成反比，

由式（２）可知，脉冲光强的极大值２ｍａｘ＝（２Ｍ＋１）２Ｅ２０，因此，锁模激光器

输出脉冲的峰值强度为同一激光器未锁模时平均光强的２Ｍ＋１倍。