Controlul lățimii impulsurilorcontrolul impulsurilor lasertehnologie
Controlul impulsurilor laserului este una dintre verigile cheie întehnologia laser, ceea ce afectează direct performanța și efectul de aplicare al laserului. Această lucrare va sorta sistematic controlul lățimii impulsurilor, controlul frecvenței impulsurilor și tehnologia de modulație aferentă și se va strădui să fie profesională, cuprinzătoare și logică.
1. Conceptul de lățime a impulsului
Lățimea impulsului laserului se referă la durata impulsului laser, acesta fiind un parametru cheie pentru descrierea caracteristicilor de timp ale ieșirii laserului. Pentru laserele cu impulsuri ultra-scurte (cum ar fi laserele de nanosecunde, picosecunde și femtosecunde), cu cât lățimea impulsului este mai scurtă, cu atât puterea de vârf este mai mare și cu atât efectul termic este mai mic, ceea ce este potrivit pentru prelucrarea de precizie sau cercetarea științifică.
2. Factori care afectează lățimea impulsului laserului Lățimea impulsului laserului este afectată de o varietate de factori, inclusiv în principal următoarele aspecte:
a. Caracteristicile mediului de amplificare. Diferite tipuri de medii de amplificare au o structură unică a nivelului de energie și o durată de viață a fluorescenței, care afectează direct generarea și lățimea impulsului laser. De exemplu, laserele în stare solidă, cristalele Nd:YAG și cristalele Ti:Safir sunt medii laser în stare solidă comune. Laserele cu gaz, cum ar fi laserele cu dioxid de carbon (CO₂) și laserele cu heliu-neon (HeNe), produc de obicei impulsuri relativ lungi datorită structurii lor moleculare și proprietăților stării excitate; Laserele semiconductoare, prin controlul timpului de recombinare a purtătorilor, pot atinge lățimi ale impulsurilor cuprinse între nanosecunde și picosecunde.
Designul cavității laser are un impact semnificativ asupra lățimii impulsului, inclusiv: lungimea cavității, lungimea cavității laser determină timpul necesar luminii pentru a călători o dată și din nou în cavitate, o cavitate mai lungă va duce la o lățime a impulsului mai mare, în timp ce o cavitate mai scurtă este propice generării de impulsuri ultra-scurte; Reflectanță: Un reflector cu reflectanță ridicată poate crește densitatea fotonilor în cavitate, îmbunătățind astfel efectul de amplificare, dar o reflectanță prea mare poate crește pierderea în cavitate și poate afecta stabilitatea lățimii impulsului; Poziția mediului de amplificare și poziția mediului de amplificare în cavitate vor afecta, de asemenea, timpul de interacțiune dintre foton și mediul de amplificare și apoi vor afecta lățimea impulsului.
c. Tehnologia de comutare Q și tehnologia de blocare a modului sunt două mijloace importante pentru a realiza ieșirea laserului pulsat și reglarea lățimii impulsului.
d. Sursa pompei și modul pompei Stabilitatea puterii sursei pompei și alegerea modului pompei au, de asemenea, un impact important asupra duratei impulsului.
3. Metode comune de control al lățimii impulsurilor
a. Schimbarea modului de lucru al laserului: modul de lucru al laserului va afecta direct lățimea impulsului său. Lățimea impulsului poate fi controlată prin ajustarea următorilor parametri: frecvența și intensitatea sursei de pompare, energia de intrare a sursei de pompare și gradul de inversare a populației de particule în mediul de amplificare; Reflectivitatea lentilei de ieșire modifică eficiența feedback-ului în rezonator, afectând astfel procesul de formare a impulsului.
b. Controlul formei impulsului: ajustați indirect lățimea impulsului prin modificarea formei impulsului laser.
c. Modularea curentului: Prin modificarea curentului de ieșire al sursei de alimentare pentru a regla distribuția nivelurilor de energie electronică în mediul laser, apoi modificarea duratei impulsului. Această metodă are o viteză de răspuns rapidă și este potrivită pentru scenarii de aplicații care necesită o ajustare rapidă.
d. Modulația comutației: prin controlul stării de comutare a laserului pentru a regla lățimea impulsului.
e. Controlul temperaturii: schimbările de temperatură vor afecta structura nivelului de energie al electronilor laserului, afectând astfel indirect lățimea impulsului.
f. Utilizați tehnologia de modulație: Tehnologia de modulație este un mijloc eficient de control precis al lățimii impulsurilor.
Modulație laserTehnologia laser este o tehnologie care utilizează laserul ca purtător și încarcă informații pe acesta. Conform relației cu laserul, aceasta poate fi împărțită în modulație internă și modulație externă. Modulația internă se referă la modulul de modulație în care semnalul modulat este încărcat în procesul de oscilație laser pentru a modifica parametrii de oscilație ai laserului și, astfel, a modifica caracteristicile de ieșire ale laserului. Modulația externă se referă la modulul de modulație în care semnalul de modulație este adăugat după formarea laserului, iar proprietățile laserului de ieșire sunt modificate fără a modifica parametrii de oscilație ai laserului.
Tehnologia de modulație poate fi clasificată și în funcție de formele de modulație a purtătorului, inclusiv modulație analogică, modulație impuls, modulație digitală (modulație impuls cod); Conform parametrilor de modulație, aceasta este împărțită în modulație de intensitate și modulație de fază.
Modulator de intensitateLățimea impulsului este controlată prin ajustarea modificării intensității luminii laser.
Modulator de fazăLățimea impulsului este ajustată prin schimbarea fazei undei luminoase.
Amplificator cu blocare în fază: Prin modulația amplificatorului cu blocare în fază, lățimea impulsului laser poate fi ajustată cu precizie.
Data publicării: 24 martie 2025