Контроль частоты импульсовтехнология управления лазерным импульсом
1. Понятие частоты импульсов, частоты лазерных импульсов (частоты повторения импульсов) относится к числу лазерных импульсов, испускаемых за единицу времени, обычно в Герцах (Гц). Высокочастотные импульсы подходят для приложений с высокой частотой повторения, в то время как низкочастотные импульсы подходят для задач с высокоэнергетическими одиночными импульсами.
2. Соотношение между мощностью, шириной импульса и частотой Перед тем, как приступить к управлению частотой лазера, необходимо сначала объяснить соотношение между мощностью, шириной импульса и частотой. Между мощностью лазера, частотой и шириной импульса существует сложное взаимодействие, и настройка одного из параметров обычно требует учета двух других параметров для оптимизации эффекта применения.
3. Распространенные методы управления частотой импульсов
a. Режим внешнего управления загружает частотный сигнал вне источника питания и регулирует частоту лазерного импульса, управляя частотой и рабочим циклом сигнала нагрузки. Это позволяет синхронизировать выходной импульс с сигналом нагрузки, что делает его пригодным для приложений, требующих точного управления.
b. Режим внутреннего управления Сигнал управления частотой встроен в источник питания привода, без дополнительного внешнего входного сигнала. Пользователи могут выбирать между фиксированной встроенной частотой или регулируемой внутренней частотой управления для большей гибкости.
в) Регулировка длины резонатора илиэлектрооптический модуляторЧастотные характеристики лазера можно изменять, регулируя длину резонатора или используя электрооптический модулятор. Этот метод высокочастотной регулировки часто используется в приложениях, требующих более высокой средней мощности и более короткой длительности импульса, таких как лазерная микрообработка и медицинская визуализация.
d. Акустооптический модулятор(АОМ-модулятор) является важным инструментом для управления частотой импульсов в технологии управления лазерными импульсами.Модулятор АОМиспользует акустооптический эффект (то есть механическое колебательное давление звуковой волны изменяет показатель преломления) для модуляции и управления лазерным лучом.
4. Технология внутрирезонаторной модуляции. По сравнению с внешней модуляцией, внутрирезонаторная модуляция может более эффективно генерировать высокую энергию, пиковую мощность.импульсный лазер. Ниже приведены четыре распространенных метода внутрирезонаторной модуляции:
a. Переключение усиления путем быстрой модуляции источника накачки, инверсия числа частиц среды усиления и коэффициент усиления быстро устанавливаются, превышая скорость стимулированного излучения, что приводит к резкому увеличению фотонов в резонаторе и генерации короткоимпульсного лазера. Этот метод особенно распространен в полупроводниковых лазерах, которые могут производить импульсы от наносекунд до десятков пикосекунд с частотой повторения в несколько гигагерц и широко используется в области оптической связи с высокими скоростями передачи данных.
Q-переключатель (Q-switching) Q-переключатели подавляют оптическую обратную связь, внося большие потери в лазерный резонатор, позволяя процессу накачки производить изменение популяции частиц далеко за пределами порога, сохраняя большое количество энергии. Впоследствии потери в резонаторе быстро уменьшаются (то есть значение Q резонатора увеличивается), и оптическая обратная связь включается снова, так что сохраненная энергия высвобождается в виде сверхкоротких импульсов высокой интенсивности.
c. Синхронизация мод генерирует ультракороткие импульсы пикосекундного или даже фемтосекундного уровня, управляя фазовым соотношением между различными продольными модами в резонаторе лазера. Технология синхронизации мод делится на пассивную синхронизацию мод и активную синхронизацию мод.
d. Опорожнение полости Сохраняя энергию в фотонах в резонаторе, используя зеркало полости с низкими потерями для эффективного связывания фотонов, поддерживая состояние с низкими потерями в полости в течение определенного периода времени. После одного цикла кругового обхода сильный импульс «сбрасывается» из полости путем быстрого переключения внутреннего элемента полости, такого как акустооптический модулятор или электрооптический затвор, и испускается короткий импульсный лазер. По сравнению с модуляцией добротности, опорожнение полости может поддерживать ширину импульса в несколько наносекунд при высоких частотах повторения (например, несколько мегагерц) и обеспечивать более высокую энергию импульса, особенно для приложений, требующих высоких частот повторения и коротких импульсов. В сочетании с другими методами генерации импульсов энергия импульса может быть дополнительно улучшена.
Импульсный контрольлазерсложный и важный процесс, который включает в себя управление шириной импульса, управление частотой импульса и множество методов модуляции. Благодаря разумному выбору и применению этих методов производительность лазера может быть точно отрегулирована для удовлетворения потребностей различных сценариев применения. В будущем, с постоянным появлением новых материалов и новых технологий, технология управления импульсом лазеров приведет к большему количеству прорывов и будет способствовать развитиюлазерная технологияв направлении большей точности и более широкого применения.
Время публикации: 25-03-2025