Móduscsatolás (Mode locking)

A1.03.D19

(Forrás: O. Svelto, Principles of Laseres, 5th Edition, Springer, New York, ISBN 978-1-409-1301-2)

Tekintsünk egy lézert, melyben nagyszámú longitudinális módus oszcillál egyszerre! Rendes körülmények között a módusok fázisai véletlenszerűek, köztük nincs kötött fázisviszony. CW (folytonos) oszcilláció esetén, mint azt az ábra is mutatja, a nyalábintenzitás véletlenszerű időbeli viselkedést mutat. Ennek ellenére, mivel a tér N módus összegéből áll, melyek frekvenciái közti különbség állandó, a tér hullámalakja a következő általános tulajdonságokkal bír:

(i) A hullámalak periódikus, periódusa τp=1/Δν, ahol Δν a longitudinális módusok frekvenciái közti különbség.
(ii) A véletlen hullámalak által formált minden lézerpulzus időtartama Δτp=1/ΔνL ahol ΔνL=NΔν a teljes oszcillációs sávszélesség, N a módusok száma.

A1.03.D20

Tegyük most fel, hogy az oszcilláló módusok között, melyek amplitúdói ugyanakkorák vagy közel azonosak, valamilyen módon határozott fázisviszonyt írhatunk elő. Amennyiben ez megvalósul, az ilyen lézert móduscsatolt (mode-locked) lézernek nevezzük és a folyamat, mely a fázisviszonyt kialakítja, a móduscsatolás v. mode locking.