Контроль частоти імпульсівтехнологія лазерного імпульсного керування
1. Поняття частоти імпульсів, частота лазерних імпульсів (частота повторення імпульсів) стосується кількості лазерних імпульсів, що випромінюються за одиницю часу, зазвичай у герцах (Гц). Високочастотні імпульси підходять для застосувань з високою частотою повторення, тоді як низькочастотні імпульси підходять для завдань з високоенергетичними одиничними імпульсами.
2. Зв'язок між потужністю, шириною імпульсу та частотою. Перш ніж розпочати керування частотою лазера, необхідно спочатку пояснити зв'язок між потужністю, шириною імпульсу та частотою. Існує складна взаємодія між потужністю лазера, частотою та шириною імпульсу, і регулювання одного з параметрів зазвичай вимагає врахування двох інших параметрів для оптимізації ефекту застосування.
3. Поширені методи керування частотою імпульсів
a. Режим зовнішнього керування завантажує частотний сигнал поза джерелом живлення та регулює частоту лазерного імпульсу, контролюючи частоту та шпаруватість сигналу навантаження. Це дозволяє синхронізувати вихідний імпульс із сигналом навантаження, що робить його придатним для застосувань, що потребують точного керування.
b. Режим внутрішнього керування Сигнал керування частотою вбудований у блок живлення приводу, без додаткового зовнішнього вхідного сигналу. Користувачі можуть вибирати між фіксованою вбудованою частотою або регульованою внутрішньою частотою керування для більшої гнучкості.
c. Регулювання довжини резонатора абоелектрооптичний модуляторЧастотні характеристики лазера можна змінювати, регулюючи довжину резонатора або використовуючи електрооптичний модулятор. Цей метод високочастотного регулювання часто використовується в застосуваннях, що вимагають вищої середньої потужності та коротшої тривалості імпульсу, таких як лазерна мікрообробка та медична візуалізація.
d. Акустооптичний модулятор(AOM-модулятор) є важливим інструментом для керування частотою імпульсів у технології лазерного імпульсного керування.Модулятор AOMвикористовує акустооптичний ефект (тобто механічний коливальний тиск звукової хвилі змінює показник заломлення) для модуляції та керування лазерним променем.
4. Технологія внутрішньопорожнинної модуляції, порівняно із зовнішньою модуляцією, внутрішньопорожнинна модуляція може ефективніше генерувати високу енергію, пікову потужність.імпульсний лазерНижче наведено чотири поширені методи внутрішньопорожнинної модуляції:
a. Перемикання коефіцієнта підсилення шляхом швидкої модуляції джерела накачування, інверсія кількості частинок середовища підсилення та коефіцієнт підсилення швидко встановлюються, перевищуючи швидкість вимушеного випромінювання, що призводить до різкого збільшення кількості фотонів у резонаторі та генерації лазерного випромінювання коротких імпульсів. Цей метод особливо поширений у напівпровідникових лазерах, які можуть генерувати імпульси від наносекунд до десятків пікосекунд з частотою повторення кількох гігагерц, і широко використовується в галузі оптичного зв'язку з високою швидкістю передачі даних.
Q-перемикач (Q-модуляція) Q-перемикачі пригнічують оптичний зворотний зв'язок, вносячи високі втрати в резонатор лазера, дозволяючи процесу накачування створювати розворот популяції частинок далеко за межі порогового значення, накопичуючи велику кількість енергії. Згодом втрати в резонаторі швидко зменшуються (тобто значення Q резонатора збільшується), і оптичний зворотний зв'язок знову вмикається, так що накопичена енергія вивільняється у вигляді надкоротких імпульсів високої інтенсивності.
c. Синхронізація мод генерує надкороткі імпульси пікосекундного або навіть фемтосекундного рівня, контролюючи фазове співвідношення між різними поздовжніми модами в лазерному резонаторі. Технологія синхронізації мод поділяється на пасивну та активну синхронізацію мод.
d. Скидання резонатора. Шляхом накопичення енергії у фотонах резонатора, використання дзеркала резонатора з низькими втратами для ефективного зв'язування фотонів, підтримуючи стан низьких втрат у резонаторі протягом певного періоду часу. Після одного циклу зворотного зв'язку сильний імпульс «скидається» з резонатора шляхом швидкого перемикання внутрішнього елемента резонатора, такого як акустооптичний модулятор або електрооптичний затвор, і випромінюється короткий імпульсний лазер. Порівняно з модуляцією добротності, спорожнення резонатора може підтримувати ширину імпульсу кілька наносекунд при високих частотах повторення (наприклад, кілька мегагерц) і дозволяє отримувати вищі енергії імпульсів, особливо для застосувань, що вимагають високих частот повторення та коротких імпульсів. У поєднанні з іншими методами генерації імпульсів, енергію імпульсу можна ще більше покращити.
Імпульсне керуваннялазер– це складний і важливий процес, який включає керування шириною імпульсу, керування частотою імпульсів і багато методів модуляції. Завдяки розумному вибору та застосуванню цих методів, продуктивність лазера можна точно регулювати відповідно до потреб різних сценаріїв застосування. У майбутньому, з постійною появою нових матеріалів і нових технологій, технологія керування імпульсами лазерів призведе до нових проривів і сприятиме розвитку...лазерна технологіяу напрямку вищої точності та ширшого застосування.
Час публікації: 25 березня 2025 р.