Control de freqüència d'impulsos de la tecnologia de control d'impulsos làser

Control de freqüència de polsos detecnologia de control d'impulsos làser

1. El concepte de freqüència d'impulsos, la taxa d'impulsos làser (taxa de repetició d'impulsos) fa referència al nombre d'impulsos làser emesos per unitat de temps, generalment en Hertz (Hz). Els impulsos d'alta freqüència són adequats per a aplicacions d'alta taxa de repetició, mentre que els impulsos de baixa freqüència són adequats per a tasques d'un sol impuls d'alta energia.

2. La relació entre la potència, l'amplada del pols i la freqüència Abans del control de la freqüència del làser, cal explicar primer la relació entre la potència, l'amplada del pols i la freqüència. Hi ha una interacció complexa entre la potència, la freqüència i l'amplada del pols del làser, i l'ajust d'un dels paràmetres normalment requereix tenir en compte els altres dos paràmetres per optimitzar l'efecte de l'aplicació.

3. Mètodes comuns de control de freqüència d'impulsos

a. El mode de control extern carrega el senyal de freqüència fora de la font d'alimentació i ajusta la freqüència del pols làser controlant la freqüència i el cicle de treball del senyal de càrrega. Això permet sincronitzar el pols de sortida amb el senyal de càrrega, cosa que el fa adequat per a aplicacions que requereixen un control precís.

b. Mode de control intern El senyal de control de freqüència està integrat a la font d'alimentació del variador, sense entrada de senyal externa addicional. Els usuaris poden triar entre una freqüència integrada fixa o una freqüència de control intern ajustable per a una major flexibilitat.

c. Ajust de la longitud del ressonador omodulador electroòpticLes característiques de freqüència del làser es poden canviar ajustant la longitud del ressonador o utilitzant un modulador electroòptic. Aquest mètode de regulació d'alta freqüència s'utilitza sovint en aplicacions que requereixen una potència mitjana més alta i amplades de pols més curtes, com ara el micromecanitzat làser i les imatges mèdiques.

d. Modulador acústic òptic(Modulador AOM) és una eina important per al control de freqüència d'impulsos de la tecnologia de control d'impulsos làser.Modulador AOMutilitza l'efecte acústicoòptic (és a dir, la pressió d'oscil·lació mecànica de l'ona sonora canvia l'índex de refracció) per modular i controlar el feix làser.

4. Tecnologia de modulació intracavitat, en comparació amb la modulació externa, la modulació intracavitat pot generar de manera més eficient alta energia i potència màximalàser de polsLes següents són quatre tècniques comunes de modulació intracavitat:

a. Commutació de guany mitjançant la modulació ràpida de la font de bombament, la inversió del nombre de partícules del medi de guany i el coeficient de guany s'estableixen ràpidament, superant la taxa de radiació estimulada, donant lloc a un fort augment de fotons a la cavitat i la generació de làsers de pols curt. Aquest mètode és particularment comú en làsers semiconductors, que poden produir polsos des de nanosegons fins a desenes de picosegons, amb una taxa de repetició de diversos gigahertzs, i s'utilitza àmpliament en el camp de les comunicacions òptiques amb altes taxes de transmissió de dades.

Commutador Q (commutació Q) Els commutadors Q suprimeixen la retroalimentació òptica introduint pèrdues elevades a la cavitat del làser, permetent que el procés de bombament produeixi una inversió de la població de partícules molt més enllà del llindar, emmagatzemant una gran quantitat d'energia. Posteriorment, la pèrdua a la cavitat es redueix ràpidament (és a dir, augmenta el valor Q de la cavitat) i la retroalimentació òptica es torna a activar, de manera que l'energia emmagatzemada s'allibera en forma d'impulsos ultracurts d'alta intensitat.

c. El bloqueig de mode genera polsos ultracurts de picosegons o fins i tot femtosegons controlant la relació de fase entre diferents modes longitudinals a la cavitat làser. La tecnologia de bloqueig de mode es divideix en bloqueig de mode passiu i bloqueig de mode actiu.

d. Buidatge de la cavitat Emmagatzemant energia als fotons del ressonador, utilitzant un mirall de cavitat de baixa pèrdua per unir eficaçment els fotons, mantenint un estat de baixa pèrdua a la cavitat durant un període de temps. Després d'un cicle d'anada i tornada, el pols fort es "buida" fora de la cavitat canviant ràpidament l'element intern de la cavitat, com ara un modulador acustoòptic o un obturador electroòptic, i s'emet un làser de pols curt. En comparació amb la commutació Q, el buidatge de la cavitat pot mantenir una amplada de pols de diversos nanosegons a altes taxes de repetició (com ara diversos megahertzs) i permetre energies de pols més altes, especialment per a aplicacions que requereixen altes taxes de repetició i polsos curts. Combinat amb altres tècniques de generació de polsos, es pot millorar encara més l'energia del pols.

Control del pols delàserés un procés complicat i important, que implica el control de l'amplada de pols, el control de la freqüència de pols i moltes tècniques de modulació. Mitjançant una selecció i aplicació raonables d'aquests mètodes, el rendiment del làser es pot ajustar amb precisió per satisfer les necessitats de diferents escenaris d'aplicació. En el futur, amb l'aparició contínua de nous materials i noves tecnologies, la tecnologia de control de pols dels làsers marcarà el començament de més avenços i promourà el desenvolupament detecnologia làseren la direcció d'una major precisió i una aplicació més àmplia.