超短パルスレーザー

質問

長短パルスレーザーにくわしい方がおられたら教えてください。
チタンサファイアレーザーのモードロックの仕組み（自己モードロック）
が難しくて分かりません。簡単に説明していただけないでしょうか？
よろしくお願いします。

回答No.1

noname#11476

周波数ω０、ω１、ω２、、、、と複数の周波数（波長）で発振しているレーザを考えます。
これはたとえば、ファブリペロー共振器のレーザなら基本的には等間隔で、レーザゲインの幅の間に並んでいますよね。

通常は各ω０、ω１、、、という光はそれぞれ互いには何の関係もなく（つまり互いの位相はばらばら）独立して発振しています。
（厳密にはわずかに等間隔からずれて異なっていることが多く、そのためモードロックはそのままでは起きない）

さて、いま、周波数Δω＝ω１－ω０でω０の光を変調するとどうなるでしょうか。
ω０の光のほかにω０＋Δω、ω０－Δωという光が発生します。（これがわからなければ、 sin(ωt) * sin(Δωt) を計算してください）

ω０＋Δω　＝　ω１　とω１の光と同じなため、両者は同一のものとなり、一定の位相関係で発振するようになります。
（光の増幅時に互いに連携してしまうわけです。これを周波数引き込みといいます）

このようにしてすべて、又は多くのモードが決まった位相関係で発振するようになることをモードロックと呼んでいます。

さて、位相関係が定まっている、ω０、ω１、ω２、、、の光を合成すると、鋭いピークのパルス列となります。

上記の説明では強制モードロックですが、自己モードロックも結局自分自身の持っている非線形性から強度、位相変調をうけることになり、モードロックがおきます。

以上が基本的な考え方です。
では。