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No.1
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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。
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