Riadenie frekvencie impulzovtechnológia riadenia laserových impulzov
1. Pojem pulzná frekvencia, laserová pulzná frekvencia (opakovacia frekvencia pulzov) sa vzťahuje na počet laserových pulzov emitovaných za jednotku času, zvyčajne v hertzoch (Hz). Vysokofrekvenčné pulzy sú vhodné pre aplikácie s vysokou opakovacou frekvenciou, zatiaľ čo nízkofrekvenčné pulzy sú vhodné pre úlohy s jedným pulzom s vysokou energiou.
2. Vzťah medzi výkonom, šírkou impulzu a frekvenciou Pred riadením frekvencie laseru je potrebné najprv vysvetliť vzťah medzi výkonom, šírkou impulzu a frekvenciou. Medzi výkonom laseru, frekvenciou a šírkou impulzu existuje zložitá interakcia a nastavenie jedného z parametrov si zvyčajne vyžaduje zohľadnenie ďalších dvoch parametrov, aby sa optimalizoval účinok aplikácie.
3. Bežné metódy riadenia frekvencie impulzov
a. Režim externého riadenia zaťažuje frekvenčný signál mimo napájacieho zdroja a upravuje frekvenciu laserových impulzov riadením frekvencie a pracovného cyklu zaťažovacieho signálu. To umožňuje synchronizáciu výstupného impulzu so zaťažovacím signálom, vďaka čomu je vhodný pre aplikácie vyžadujúce presné riadenie.
b. Režim interného riadenia Signál riadenia frekvencie je zabudovaný do napájacieho zdroja meniča bez dodatočného externého vstupného signálu. Používatelia si môžu pre väčšiu flexibilitu vybrať medzi pevnou zabudovanou frekvenciou alebo nastaviteľnou internou riadiacou frekvenciou.
c. Nastavenie dĺžky rezonátora aleboelektrooptický modulátorFrekvenčné charakteristiky laseru je možné meniť nastavením dĺžky rezonátora alebo použitím elektrooptického modulátora. Táto metóda regulácie vysokých frekvencií sa často používa v aplikáciách, ktoré vyžadujú vyšší priemerný výkon a kratšie šírky impulzov, ako je laserové mikroobrábanie a lekárske zobrazovanie.
d. Akusticko-optický modulátor(AOM modulátor) je dôležitý nástroj na riadenie frekvencie impulzov v technológii riadenia laserových impulzov.Modulátor AOMvyužíva akusticko-optický efekt (to znamená, že mechanický oscilačný tlak zvukovej vlny mení index lomu) na moduláciu a riadenie laserového lúča.
4. Technológia intrakavitálnej modulácie v porovnaní s externou moduláciou dokáže intrakavitálna modulácia efektívnejšie generovať vysokú energiu a špičkový výkon.pulzný laserNasledujú štyri bežné techniky intrakavitálnej modulácie:
a. Prepínanie zosilnenia rýchlou moduláciou zdroja čerpania, inverzia počtu častíc zosilňovacieho média a koeficient zosilnenia sa rýchlo nastavia a prekročia rýchlosť stimulovaného žiarenia, čo vedie k prudkému nárastu fotónov v dutine a generovaniu laserového žiarenia s krátkymi pulzmi. Táto metóda je obzvlášť bežná v polovodičových laseroch, ktoré dokážu produkovať impulzy od nanosekúnd do desiatok pikosekúnd s opakovacou frekvenciou niekoľkých gigahertzov a široko sa používa v oblasti optickej komunikácie s vysokými rýchlosťami prenosu dát.
Q prepínač (Q-prepínanie) Q prepínače potláčajú optickú spätnú väzbu zavedením vysokých strát v laserovej dutine, čo umožňuje čerpaciemu procesu spôsobiť obrátenie populácie častíc ďaleko za prahovou hodnotou, čím sa ukladá veľké množstvo energie. Následne sa straty v dutine rýchlo znížia (t. j. hodnota Q dutiny sa zvýši) a optická spätná väzba sa opäť zapne, takže uložená energia sa uvoľní vo forme ultrakrátkych vysokointenzívnych impulzov.
c. Blokovanie módov generuje ultrakrátke impulzy na úrovni pikosekund alebo dokonca femtosekund riadením fázového vzťahu medzi rôznymi pozdĺžnymi módmi v laserovej dutine. Technológia synchronizácie módov sa delí na pasívnu synchronizáciu módov a aktívnu synchronizáciu módov.
d. Vyprázdňovanie dutiny Ukladaním energie vo fotónoch v rezonátore sa pomocou zrkadla s nízkymi stratami v dutine efektívne viazajú fotóny, čím sa v dutine po určitý čas udržiava stav s nízkymi stratami. Po jednom cykle obehu sa silný impulz „vypustí“ z dutiny rýchlym prepnutím vnútorného prvku dutiny, ako je akusticko-optický modulátor alebo elektrooptická uzávierka, a vyžaruje sa krátky pulzný laser. V porovnaní s Q-prepínaním dokáže vyprázdňovanie dutiny udržiavať šírku impulzu niekoľko nanosekúnd pri vysokých opakovacích frekvenciách (napríklad niekoľko megahertzov) a umožňuje vyššie energie impulzov, najmä pre aplikácie vyžadujúce vysoké opakovacie frekvencie a krátke impulzy. V kombinácii s inými technikami generovania impulzov je možné energiu impulzov ďalej zlepšiť.
Pulzné riadenielaserje zložitý a dôležitý proces, ktorý zahŕňa riadenie šírky impulzu, riadenie frekvencie impulzov a mnoho modulačných techník. Vďaka rozumnému výberu a použitiu týchto metód je možné presne nastaviť výkon laseru tak, aby vyhovoval potrebám rôznych aplikačných scenárov. V budúcnosti, s neustálym objavovaním sa nových materiálov a technológií, technológia riadenia impulzov laserov prinesie ďalšie prelomy a podporí rozvoj...laserová technológiasmerom k vyššej presnosti a širšiemu využitiu.
Čas uverejnenia: 25. marca 2025