Riadenie šírky impulzuriadenie laserových impulzovtechnológia
Pulzné riadenie laseru je jedným z kľúčových článkov vlaserová technológia, čo priamo ovplyvňuje výkon a aplikačný účinok lasera. Tento článok systematicky rozoberie riadenie šírky impulzu, riadenie frekvencie impulzov a súvisiacu modulačnú technológiu a bude sa snažiť byť profesionálny, komplexný a logický.
1. Koncept šírky impulzu
Šírka impulzu laseru sa vzťahuje na trvanie laserového impulzu, čo je kľúčový parameter na opis časových charakteristík laserového výstupu. Pri laseroch s ultrakrátkymi impulzmi (ako sú nanosekundové, pikosekundové a femtosekundové lasery) platí, že čím kratšia je šírka impulzu, tým vyšší je špičkový výkon a menší je tepelný efekt, čo je vhodné na presné obrábanie alebo vedecký výskum.
2. Faktory ovplyvňujúce šírku laserového impulzu Šírku laserového impulzu ovplyvňuje množstvo faktorov, medzi ktoré patria najmä tieto aspekty:
a. Charakteristiky zosilňovacieho média. Rôzne typy zosilňovacích médií majú jedinečnú štruktúru energetických hladín a dobu životnosti fluorescencie, ktoré priamo ovplyvňujú generovanie a šírku impulzu laserového impulzu. Napríklad tuhé lasery, kryštály Nd:YAG a kryštály Ti:Sapphire sú bežné tuhé laserové médiá. Plynové lasery, ako sú lasery na báze oxidu uhličitého (CO₂) a hélium-neónové (HeNe) lasery, zvyčajne produkujú relatívne dlhé impulzy vďaka svojej molekulárnej štruktúre a vlastnostiam excitovaného stavu; Polovodičové lasery môžu riadením času rekombinácie nosičov dosiahnuť šírku impulzu v rozmedzí od nanosekúnd do pikosekúnd.
Konštrukcia laserovej dutiny má významný vplyv na šírku impulzu, vrátane: dĺžky dutiny, dĺžka laserovej dutiny určuje čas potrebný na to, aby svetlo prešlo dutinou raz a znova, dlhšia dutina vedie k dlhšej šírke impulzu, zatiaľ čo kratšia dutina prispieva k generovaniu ultrakrátkych impulzov; Odrazivosť: Reflektor s vysokou odrazivosťou môže zvýšiť hustotu fotónov v dutine, čím sa zlepší efekt zosilnenia, ale príliš vysoká odrazivosť môže zvýšiť straty v dutine a ovplyvniť stabilitu šírky impulzu; Poloha zosilňovacieho média a poloha zosilňovacieho média v dutine tiež ovplyvnia čas interakcie medzi fotónom a zosilňovacím médiom a následne ovplyvnia šírku impulzu.
c. Technológia Q-switching a technológia uzamknutia módu sú dva dôležité prostriedky na realizáciu pulzného laserového výstupu a regulácie šírky impulzu.
d. Zdroj čerpadla a režim čerpadla Stabilita výkonu zdroja čerpadla a výber režimu čerpadla majú tiež dôležitý vplyv na šírku impulzu.
3. Bežné metódy riadenia šírky impulzov
a. Zmena pracovného režimu lasera: pracovný režim lasera priamo ovplyvňuje šírku jeho impulzu. Šírku impulzu je možné regulovať nastavením nasledujúcich parametrov: frekvencia a intenzita čerpacieho zdroja, vstupná energia čerpacieho zdroja a stupeň inverzie populácie častíc v zosilňovacom médiu; Odrazivosť výstupnej šošovky mení účinnosť spätnej väzby v rezonátore, a tým ovplyvňuje proces tvorby impulzov.
b. Riadenie tvaru impulzu: nepriamo upravte šírku impulzu zmenou tvaru laserového impulzu.
c. Modulácia prúdu: Zmenou výstupného prúdu napájacieho zdroja sa reguluje rozloženie energetických hladín v laserovom médiu a následnou zmenou šírky impulzu. Táto metóda má rýchlu odozvu a je vhodná pre aplikácie, ktoré vyžadujú rýchle nastavenie.
d. Modulácia prepínania: ovládaním prepínacieho stavu lasera na nastavenie šírky impulzu.
e. Regulácia teploty: zmeny teploty ovplyvnia štruktúru energetických hladín elektrónov laseru, čím nepriamo ovplyvnia šírku impulzu.
f. Používajte modulačnú technológiu: Modulačná technológia je účinný prostriedok na presné riadenie šírky impulzu.
Laserová moduláciaTechnológia je technológia, ktorá využíva laser ako nosič a nahráva naň informácie. Podľa vzťahu k laseru ju možno rozdeliť na vnútornú moduláciu a externú moduláciu. Vnútorná modulácia sa vzťahuje na modulačný režim, v ktorom sa modulovaný signál nahráva do procesu laserovej oscilácie, čím sa menia parametre laserovej oscilácie a tým sa menia výstupné charakteristiky laseru. Externá modulácia sa vzťahuje na modulačný režim, v ktorom sa modulačný signál pridáva po vytvorení laseru a výstupné vlastnosti laseru sa menia bez zmeny oscilačných parametrov laseru.
Modulačnú technológiu možno tiež klasifikovať podľa foriem modulácie nosiča, vrátane analógovej modulácie, impulznej modulácie, digitálnej modulácie (impulzne kódová modulácia); Podľa modulačných parametrov sa delí na moduláciu intenzity a fázovú moduláciu.
Modulátor intenzityŠírka impulzu sa riadi nastavením zmeny intenzity laserového svetla.
Fázový modulátorŠírka impulzu sa nastavuje zmenou fázy svetelnej vlny.
Fázovo uzamknutý zosilňovač: Prostredníctvom modulácie fázovo uzamknutého zosilňovača je možné presne nastaviť šírku laserového impulzu.
Čas uverejnenia: 24. marca 2025