Контроль ширини імпульсулазерне імпульсне керуваннятехнологія
Імпульсне керування лазером є одним з ключових ланок улазерна технологія, що безпосередньо впливає на продуктивність та ефект застосування лазера. У цій статті систематично розглянуто керування шириною імпульсу, керування частотою імпульсів та пов'язану з ними технологію модуляції, а також буде зроблено спробу бути професійним, вичерпним та логічним.
1. Поняття ширини імпульсу
Ширина імпульсу лазера стосується тривалості лазерного імпульсу, що є ключовим параметром для опису часових характеристик лазерного випромінювання. Для лазерів з надкороткими імпульсами (таких як наносекундні, пікосекундні та фемтосекундні лазери) чим коротша ширина імпульсу, тим вища пікова потужність і менший тепловий ефект, що підходить для прецизійної обробки або наукових досліджень.
2. Фактори, що впливають на ширину лазерного імпульсу. На ширину лазерного імпульсу впливає низка факторів, зокрема такі:
a. Характеристики середовища підсилення. Різні типи середовищ підсилення мають унікальну структуру енергетичних рівнів та час життя флуоресценції, що безпосередньо впливає на генерацію та тривалість імпульсу лазерного імпульсу. Наприклад, твердотільні лазери, кристали Nd:YAG та кристали Ti:Sapphire є поширеними твердотільними лазерними середовищами. Газові лазери, такі як вуглекислотні (CO₂) лазери та гелій-неонові (HeNe) лазери, зазвичай генерують відносно довгі імпульси завдяки своїй молекулярній структурі та властивостям збудженого стану; Напівпровідникові лазери, контролюючи час рекомбінації носіїв, можуть досягати тривалості імпульсу від наносекунд до пікосекунд.
Конструкція лазерного резонатора має значний вплив на ширину імпульсу, включаючи: довжину резонатора, довжина лазерного резонатора визначає час, необхідний для проходження світла через резонатор, довший резонатор призведе до більшої ширини імпульсу, тоді як коротший резонатор сприяє генерації надкоротких імпульсів; Відбивна здатність: відбивач з високою відбивною здатністю може збільшити щільність фотонів у резонаторі, тим самим покращуючи ефект посилення, але занадто висока відбивна здатність може збільшити втрати в резонаторі та вплинути на стабільність ширини імпульсу; Положення середовища посилення та положення середовища посилення в резонаторі також впливатимуть на час взаємодії між фотоном та середовищем посилення, а отже, впливатимуть на ширину імпульсу.
c. Технологія Q-перемикання та технологія синхронізації мод є двома важливими засобами для реалізації імпульсного лазерного випромінювання та регулювання ширини імпульсу.
d. Джерело накачування та режим накачування. Стабільність потужності джерела накачування та вибір режиму накачування також мають важливий вплив на ширину імпульсу.
3. Поширені методи керування шириною імпульсу
a. Зміна режиму роботи лазера: режим роботи лазера безпосередньо впливає на ширину його імпульсу. Ширину імпульсу можна контролювати, регулюючи такі параметри: частоту та інтенсивність джерела накачування, вхідну енергію джерела накачування та ступінь інверсії популяції частинок у середовищі підсилення; Відбивна здатність вихідної лінзи змінює ефективність зворотного зв'язку в резонаторі, впливаючи таким чином на процес формування імпульсу.
b. Керування формою імпульсу: опосередковане регулювання ширини імпульсу шляхом зміни форми лазерного імпульсу.
c. Модуляція струму: шляхом зміни вихідного струму джерела живлення регулюється розподіл електронних рівнів енергії в лазерному середовищі, а потім змінюється ширина імпульсу. Цей метод має високу швидкість відгуку та підходить для застосувань, що потребують швидкого налаштування.
d. Модуляція перемикання: шляхом керування станом перемикання лазера для регулювання ширини імпульсу.
e. Контроль температури: зміни температури впливатимуть на структуру енергетичних рівнів електронів лазера, тим самим опосередковано впливаючи на ширину імпульсу.
f. Використовуйте технологію модуляції: Технологія модуляції є ефективним засобом точного контролю ширини імпульсу.
Лазерна модуляціяТехнологія — це технологія, яка використовує лазер як носій та завантажує на нього інформацію. Залежно від зв'язку з лазером, модуляцію можна розділити на внутрішню та зовнішню. Внутрішня модуляція — це режим модуляції, в якому модульований сигнал завантажується в процес лазерних коливань для зміни параметрів лазерних коливань і, таким чином, зміни вихідних характеристик лазера. Зовнішня модуляція — це режим модуляції, в якому сигнал модуляції додається після формування лазера, і вихідні властивості лазера змінюються без зміни параметрів коливань лазера.
Технологію модуляції також можна класифікувати за формами модуляції несучої, включаючи аналогову модуляцію, імпульсну модуляцію, цифрову модуляцію (імпульсно-кодову модуляцію); за параметрами модуляції вона поділяється на модуляцію інтенсивності та фазову модуляцію.
Модулятор інтенсивностіШирина імпульсу контролюється шляхом регулювання зміни інтенсивності лазерного світла.
Фазовий модуляторШирина імпульсу регулюється шляхом зміни фази світлової хвилі.
Фазово-підстроєний підсилювач: Завдяки фазово-підстроєній модуляції підсилювача можна точно регулювати ширину лазерного імпульсу.
Час публікації: 24 березня 2025 р.