Controlul frecvenței impulsurilortehnologie de control al impulsurilor laser
1. Conceptul de frecvență a impulsurilor, rata impulsurilor laser (rata de repetiție a impulsurilor) se referă la numărul de impulsuri laser emise pe unitatea de timp, de obicei în Hertz (Hz). Impulsurile de înaltă frecvență sunt potrivite pentru aplicații cu rată de repetiție mare, în timp ce impulsurile de joasă frecvență sunt potrivite pentru sarcini cu un singur impuls de mare energie.
2. Relația dintre putere, lățimea impulsului și frecvență Înainte de controlul frecvenței laserului, trebuie mai întâi explicată relația dintre putere, lățimea impulsului și frecvență. Există o interacțiune complexă între puterea laserului, frecvență și lățimea impulsului, iar ajustarea unuia dintre parametri necesită de obicei luarea în considerare a celorlalți doi parametri pentru a optimiza efectul aplicației.
3. Metode comune de control al frecvenței impulsurilor
a. Modul de control extern încarcă semnalul de frecvență în afara sursei de alimentare și ajustează frecvența impulsului laser prin controlul frecvenței și al ciclului de funcționare al semnalului de încărcare. Acest lucru permite sincronizarea impulsului de ieșire cu semnalul de sarcină, fiind potrivit pentru aplicații care necesită un control precis.
b. Mod de control intern Semnalul de control al frecvenței este încorporat în sursa de alimentare a acționării, fără semnal extern suplimentar de intrare. Utilizatorii pot alege între o frecvență încorporată fixă sau o frecvență de control intern reglabilă pentru o flexibilitate mai mare.
c. Reglarea lungimii rezonatorului saumodulator electro-opticCaracteristicile de frecvență ale laserului pot fi modificate prin ajustarea lungimii rezonatorului sau prin utilizarea unui modulator electro-optic. Această metodă de reglare a frecvenței înalte este adesea utilizată în aplicații care necesită o putere medie mai mare și durate mai scurte ale impulsurilor, cum ar fi microprelucrarea cu laser și imagistica medicală.
d. Modulator acustico-optic(Modulatorul AOM) este un instrument important pentru controlul frecvenței impulsurilor în tehnologia de control al impulsurilor laser.Modulator AOMutilizează efectul acusto-optic (adică presiunea de oscilație mecanică a undei sonore modifică indicele de refracție) pentru a modula și controla fasciculul laser.
4. Tehnologia de modulație intracavitară: în comparație cu modulația externă, modulația intracavitară poate genera mai eficient energie ridicată și putere de vârf.laser cu impulsuriUrmătoarele sunt patru tehnici comune de modulare intracavitară:
a. Comutarea amplificării Prin modularea rapidă a sursei de pompare, inversarea numărului de particule din mediul de amplific și coeficientul de amplific se stabilesc rapid, depășind rata de radiație stimulată, rezultând o creștere bruscă a fotonilor din cavitate și generarea de lasere cu impulsuri scurte. Această metodă este deosebit de răspândită în laserele semiconductoare, care pot produce impulsuri de la nanosecunde la zeci de picosecunde, cu o rată de repetiție de câțiva gigaherți și este utilizată pe scară largă în domeniul comunicațiilor optice cu rate mari de transmisie a datelor.
Comutatorul Q (comutare Q) Comutatoarele Q suprimă feedback-ul optic prin introducerea unor pierderi mari în cavitatea laserului, permițând procesului de pompare să producă o inversare a populației de particule mult peste prag, stocând o cantitate mare de energie. Ulterior, pierderea din cavitate este redusă rapid (adică valoarea Q a cavității este crescută), iar feedback-ul optic este reactivat, astfel încât energia stocată este eliberată sub formă de impulsuri ultra-scurte de intensitate mare.
c. Blocarea modurilor generează impulsuri ultrascurte de ordinul picosecundelor sau chiar femtosecundelor prin controlul relației de fază dintre diferitele moduri longitudinale din cavitatea laserului. Tehnologia de blocare a modurilor este împărțită în blocare pasivă a modurilor și blocare activă a modurilor.
d. Golirea cavității Prin stocarea energiei în fotonii din rezonator, utilizând o oglindă cavitară cu pierderi reduse pentru a lega eficient fotonii, menținând o stare de pierderi reduse în cavitate pentru o perioadă de timp. După un ciclu dus-întors, impulsul puternic este „eliminat” din cavitate prin comutarea rapidă a elementului intern al cavității, cum ar fi un modulator acusto-optic sau un obturator electro-optic, și este emis un laser cu impuls scurt. Comparativ cu comutarea Q, golirea cavității poate menține o lățime a impulsului de câteva nanosecunde la rate de repetiție mari (cum ar fi câțiva megaherți) și poate permite energii ale impulsurilor mai mari, în special pentru aplicațiile care necesită rate de repetiție mari și impulsuri scurte. În combinație cu alte tehnici de generare a impulsurilor, energia impulsului poate fi îmbunătățită în continuare.
Controlul pulsuluilasereste un proces complicat și important, care implică controlul lățimii impulsurilor, controlul frecvenței impulsurilor și numeroase tehnici de modulație. Prin selecția și aplicarea rezonabilă a acestor metode, performanța laserului poate fi ajustată cu precizie pentru a satisface nevoile diferitelor scenarii de aplicare. În viitor, odată cu apariția continuă a noilor materiale și tehnologii, tehnologia de control al impulsurilor laserelor va aduce noi descoperiri și va promova dezvoltarea...tehnologia laserîn direcția unei precizii mai mari și a unei aplicații mai largi.
Data publicării: 25 martie 2025