Контрол на честотата на импулсите

Контрол на честотата на импулситетехнология за управление на лазерни импулси

1. Понятието за честота на импулсите, честота на лазерните импулси (честота на повторение на импулсите) се отнася до броя на лазерните импулси, излъчвани за единица време, обикновено в херци (Hz). Високочестотните импулси са подходящи за приложения с висока честота на повторение, докато нискочестотните импулси са подходящи за задачи с единичен импулс с висока енергия.

2. Връзката между мощност, ширина на импулса и честота Преди да се започне с управление на честотата на лазера, първо трябва да се обясни връзката между мощност, ширина на импулса и честота. Съществува сложно взаимодействие между мощността на лазера, честотата и ширината на импулса и регулирането на един от параметрите обикновено изисква отчитане на другите два параметъра, за да се оптимизира ефектът от приложението.

3. Общи методи за контрол на честотата на импулсите

a. Режимът на външно управление зарежда честотния сигнал извън захранването и регулира честотата на лазерния импулс, като контролира честотата и работния цикъл на натоварващия сигнал. Това позволява изходният импулс да бъде синхронизиран със натоварващия сигнал, което го прави подходящ за приложения, изискващи прецизен контрол.

б. Режим на вътрешно управление Сигналът за управление на честотата е вграден в захранването на задвижването, без допълнителен външен входен сигнал. Потребителите могат да избират между фиксирана вградена честота или регулируема вътрешна управляваща честота за по-голяма гъвкавост.

в. Регулиране на дължината на резонатора илиелектрооптичен модулаторЧестотните характеристики на лазера могат да се променят чрез регулиране на дължината на резонатора или чрез използване на електрооптичен модулатор. Този метод за регулиране на високата честота често се използва в приложения, които изискват по-висока средна мощност и по-къси импулсни ширини, като например лазерна микрообработка и медицинско изобразяване.

d. Акустооптичен модулатор(AOM модулатор) е важен инструмент за контрол на честотата на импулсите на технологията за лазерен импулсен контрол.AOM модулаторизползва акустооптичен ефект (т.е. механичното трептене на звуковата вълна променя коефициента на пречупване), за да модулира и контролира лазерния лъч.

4. Технологията за вътрешнокухинна модулация, в сравнение с външната модулация, вътрешнокухинната модулация може по-ефективно да генерира висока енергия, пикова мощностимпулсен лазерСледните са четири често срещани техники за вътрешнокухинна модулация:

а. Превключване на усилването чрез бързо модулиране на източника на помпата, инверсията на броя на частиците в средата на усилване и коефициентът на усилване се установяват бързо, надвишавайки скоростта на стимулирано излъчване, което води до рязко увеличение на фотоните в резонатора и генериране на лазер с къси импулси. Този метод е особено разпространен при полупроводниковите лазери, които могат да генерират импулси от наносекунди до десетки пикосекунди, с честота на повторение от няколко гигагерца, и се използва широко в областта на оптичните комуникации с високи скорости на предаване на данни.

Q превключвател (Q-превключване) Q превключвателите потискат оптичната обратна връзка чрез въвеждане на високи загуби в лазерната резонаторна кухина, което позволява на процеса на изпомпване да предизвика обръщане на популацията на частиците далеч отвъд прага, съхранявайки голямо количество енергия. Впоследствие загубата в резонаторната кухина бързо намалява (т.е. Q стойността на резонаторната кухина се увеличава) и оптичната обратна връзка се включва отново, така че съхранената енергия се освобождава под формата на ултракъси импулси с висока интензивност.

c. Синхронизирането на модовете генерира ултракъси импулси от пикосекундно или дори фемтосекундно ниво, като контролира фазовата връзка между различните надлъжни модове в лазерната резонаторна кутия. Технологията за синхронизиране на модовете се разделя на пасивно синхронизиране на модовете и активно синхронизиране на модовете.

г. Изпразване на кухината Чрез съхраняване на енергия във фотоните в резонатора, използвайки огледало в кухината с ниски загуби за ефективно свързване на фотоните, поддържайки състояние с ниски загуби в кухината за определен период от време. След един цикъл на обратно преминаване, силният импулс се „изхвърля“ извън кухината чрез бързо превключване на вътрешния елемент в кухината, като например акустооптичен модулатор или електрооптичен затвор, и се излъчва лазер с къс импулс. В сравнение с Q-превключването, изпразването на кухината може да поддържа ширина на импулса от няколко наносекунди при високи честоти на повторение (като няколко мегахерца) и да позволи по-високи енергии на импулсите, особено за приложения, изискващи високи честоти на повторение и къси импулси. В комбинация с други техники за генериране на импулси, енергията на импулсите може да бъде допълнително подобрена.

Импулсен контрол налазере сложен и важен процес, който включва контрол на ширината на импулса, контрол на честотата на импулсите и много техники за модулация. Чрез разумен избор и прилагане на тези методи, производителността на лазера може да бъде точно регулирана, за да отговори на нуждите на различни сценарии на приложение. В бъдеще, с непрекъснатата поява на нови материали и нови технологии, технологията за контрол на импулсите на лазерите ще доведе до още повече пробиви и ще насърчи развитието на...лазерна технологияв посока на по-висока прецизност и по-широко приложение.