如何調節固體鎖模振蕩器出光？

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（嗯，在40fs以上的長飛秒脈衝方面固體振蕩器幾乎沒有優勢了，光纖以其穩定、抗環境干擾的壓倒性優勢在慢慢統領市場。而皮秒等工業領域的固體放大器，也都傾向於使用光纖振蕩器作為種子源。個人感覺，傳統的固體振蕩器有點類似當年的Basic語言，正在走入歷史廢墟。

不過尺有所短，寸有所長。就像彙編語言也沒有真正淘汰，所以該蹦躂我們還是要開心地蹦躂~）

1、怎麼看光

調振蕩器無非出光、優化、調鎖模，鈦寶石ASE熒光可見的比較好對，全固態摻Yb、摻Nd等由於波長較長，熒光看不到，需要拿熒光板找光，大恆光電經常送一些熒光上轉換板，剪成細條掏個小孔，對光就方便多了。還是看不見？關燈啊~~

或者拿He-Ne光、紅光LD頭輔助對光，從端鏡或輸出鏡一側打入，調節一個往返看能不能對好，不過因為鍍膜原因這時光太弱了，不好看，所以可以在腔內加光闌兩頭準直。

夜視儀也可以派上用場，用於觀察熒光光點，部分手機好像也可以，比如紅米2，我擦，調光神器，實驗室寵兒，MD停產了。我真的沒拿廣告費~ 手機越好越看不見紅外，sigh~~

2、怎麼對光

X型腔Z型腔無非都是摺疊光路的線型腔，特別是Z型比較舒展，光路不打架，比較好調。環形腔坑啊，輸出耦合鏡OC兩個方向出光，看緣分~

以簡單的腔型說，看熒光的時候，先走一臂，然後調節這一臂端鏡或輸出鏡，使反射光與入射光完全重合，原路打回去；然後撥這一臂的光路看另一臂有沒有熒光閃爍，有就ok，再把另一臂的熒光原路打回去就出光了。比如下圖吧，移動CM2，使光斑打在OC上為一個不太大的點兒，然後調節OC使熒光原路返回。遮擋短臂的光，看長臂有沒有反應，如果你手指頭撥短臂的光路看到長臂有明暗變化，OK繼續；沒有的話微調OC看能不能找到短臂回光。長臂也一樣，不過基本上定好光高一掃就出光了。

不過操作的時候可能不太好對，就是說光有可能不能準確地按原路打回去，通常情況下可以定一維掃一維，比如光高調到一致，然後掃左右。說白了都是信心問題，剛開始調光都挺忐忑，怎麼還不出光啊，對的很好了~~不過摸到經驗了就怎麼調怎麼有，自然就有自信了。

實在不行就用小孔光闌定位仔細找。

十八般武器都沒用的時候，唉，看性格了——十字掃描法~~鐵杵磨成針，適合特別有耐心的人；掰鏡片法~~適合人品、手感特別好的人；不出光？使勁加泵光啊~~相信大力出奇蹟，適合我這種沒耐心也沒人品的人。

還有一個危險的技能，光譜儀輔助調光。光譜儀放輸出鏡後面，調另一臂端鏡（或SESAM），然後可以看到熒光波長比如1030nm的幅度變強。把它調到最強，再調輸出鏡這一臂。掃到快出光的位置，幅值會急劇上升，然後趁著還沒打壞光譜儀，趕緊拿開，在附近微調一下就出光了。老外很喜歡這招，也是藝高人膽大。我寧可大力出奇蹟，晶體便宜啊，光譜儀多貴丫~~

3、穩區參數

諧振腔兩臂的不等長，會造成兩凹面腔鏡間距的一段不能出光的Gap，也就是說在這個腔型之下幾乎調不出光。通常凹面鏡我們只動一個，通過泵光的這個凹面鏡是不動的，否則可能不共軸，導致泵光歪一邊了。移動的另一個凹面鏡就決定了腔型的穩區，通常也稱這個凹面鏡為Stability Range Mirror，即SBBR mirror。長短臂的不等長為什麼導致穩區分裂，如何分裂，詳見天大的謝旭東碩士論文以及MIT的Li-Jin Chen博士論文。在計算五鏡腔的時候，需要把聚焦SESAM的凹面鏡也考慮在內。

實驗中簡單點，量一下你的兩個凹面鏡距離，一般比兩個焦距之和略大幾mm，拿尺子量一下不差太多就ok了。有熒光看就更好辦了，就看熒光能不能自再現，比如調節凹面鏡看聚出來的光斑，太大太小都不容易出光，有時為了對光會把端鏡的光斑調得特別小，對好之後平移一下凹面鏡，使其向穩區方向移動，鐵定出光。

不過題設的腔型還有一些細節值得注意：

4、OC位置

線型腔，一臂要給SESAM啟動鎖模，一臂要給稜鏡對補償色散，輸出鏡就很尷尬了。如果給摺疊鏡folding mirror上吧，來回都出光，輸出兩路光，倒是方便探測了，但也造成了功率損失。

摺疊鏡當OC，如圖：

晶體泵光入射一端鍍雙色膜當做端鏡，那另一臂只有SESAM了，沒地方輸出，所以只能在摺疊鏡上輸出了，這樣來回都會輸出，不適合用輸出率太高的鏡子，不過另一路的輸出光直接可以測功率、測脈衝序列。

如果在稜鏡對一臂的端鏡輸出，則由於空間色散，輸出的光在橫向上有一點分開。俗稱空間啁啾，依然是平行光沒有角色散，不過不同位置的光譜不同。如果光譜很窄倒沒關係，如果光譜較寬的話，比如幾個nm，則輸出是個橫橢圓光斑。需要同樣的色散元件將其準直回去。

5、空間啁啾

如圖是我設計的稜鏡對色散補償、SESAM鎖模的緊湊型振蕩器。

參數不列了，主要就是輸出後將輸出光爬低一下，然後再走一遍稜鏡對，再用小鏡子M5導出。這樣可以將空間啁啾補償回來。稜鏡對間距65mm，補償腔內色散。

至於選什麼摻雜濃度晶體、什麼SESAM、凹面鏡什麼曲率半徑、泵光的耦合比等等，照文獻用就行了，都是成熟的技術。

Tips：

1、調節稜鏡的話可以採用最小偏向角方法，即轉動稜鏡看熒光位置，熒光往前走然後往回返的拐點就是正確的稜鏡入射角。

2、其實，用啁啾鏡或者GTI鏡可以避免空間色散這些問題，光路也簡化很多。晶體4mm長的話換幾個-40fs^2的啁啾鏡多反射幾次完事了，光譜不寬的話GTI鏡一片幾千飛秒方的負色散，替代稜鏡對絕對夠了。

3、Yb：YAG可以克爾透鏡鎖模啊，好像有30fs的記錄。輸出鏡選小一點的就行了，保證腔內的峰值功率密度。而且如果調節SBBR鏡位置，可以優化出比正常SESAM鎖模短的脈衝，也就是SESAM和克爾透鏡混合鎖模。

4、腔內功率密度太高也會出現調Q鎖模或多脈衝的光譜干涉，用示波器和光譜儀很容易鑒別出來。方法無非是微調SESAM；移動凹面鏡位置改變聚焦功率密度；降低泵光；選輸出率較大的輸出鏡。

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作者：何鵬