Контрол на ширината на импулсалазерен импулсен контролтехнология
Импулсният контрол на лазера е едно от ключовите звена влазерна технология, което пряко влияе върху производителността и ефекта на приложение на лазера. Тази статия ще разгледа систематично управлението на ширината на импулса, управлението на честотата на импулсите и свързаната с тях технология за модулация и ще се стреми да бъде професионална, изчерпателна и логична.
1. Концепция за ширина на импулса
Ширината на импулса на лазера се отнася до продължителността на лазерния импулс, който е ключов параметър за описание на времевите характеристики на лазерния изход. При лазерите с ултракъси импулси (като наносекундни, пикосекундни и фемтосекундни лазери), колкото по-къса е ширината на импулса, толкова по-висока е пиковата мощност и толкова по-малък е топлинният ефект, което е подходящо за прецизна обработка или научни изследвания.
2. Фактори, влияещи върху ширината на лазерния импулс. Ширината на лазерния импулс се влияе от различни фактори, включително главно следните аспекти:
а. Характеристики на усилващата среда. Различните видове усилващи среди имат уникална структура на енергийните нива и време на живот на флуоресценцията, които пряко влияят върху генерирането и ширината на импулса на лазерния импулс. Например, твърдотелни лазери, Nd:YAG кристали и Ti:Sapphire кристали са често срещани твърдотелни лазерни среди. Газовите лазери, като въглеродно-диоксидни (CO₂) лазери и хелий-неонови (HeNe) лазери, обикновено произвеждат относително дълги импулси поради своята молекулярна структура и свойства на възбудено състояние; Полупроводниковите лазери, чрез контролиране на времето за рекомбинация на носителите, могат да постигнат ширина на импулса, варираща от наносекунди до пикосекунди.
Дизайнът на лазерната кухина има значително влияние върху ширината на импулса, включително: дължината на кухината, дължината на лазерната кухина определя времето, необходимо на светлината да премине отново в кухината, по-дългата кухина ще доведе до по-дълга ширина на импулса, докато по-късата кухина е благоприятна за генериране на ултракъси импулси; Отражателна способност: Рефлектор с висока отражателна способност може да увеличи плътността на фотоните в кухината, като по този начин подобри ефекта на усилване, но твърде високата отражателна способност може да увеличи загубите в кухината и да повлияе на стабилността на ширината на импулса; Положението на усилващата среда и положението на усилващата среда в кухината също ще повлияят на времето за взаимодействие между фотона и усилващата среда и след това ще повлияят на ширината на импулса.
°C. Технологията за Q-превключване и технологията за заключване на режимите са две важни средства за реализиране на импулсен лазерен изход и регулиране на ширината на импулса.
г. Източник на помпа и режим на помпата Стабилността на мощността на източника на помпата и изборът на режим на помпата също оказват важно влияние върху ширината на импулса.
3. Общи методи за контрол на ширината на импулса
а. Промяна на режима на работа на лазера: режимът на работа на лазера ще повлияе директно на ширината на импулса му. Ширината на импулса може да се контролира чрез регулиране на следните параметри: честотата и интензитета на помпения източник, вложената енергия на помпения източник и степента на инверсия на популацията на частиците в усилващата среда; Отражателната способност на изходната леща променя ефективността на обратната връзка в резонатора, като по този начин влияе върху процеса на формиране на импулса.
б. Контрол на формата на импулса: индиректно регулиране на ширината на импулса чрез промяна на формата на лазерния импулс.
c. Модулация на тока: Чрез промяна на изходния ток на захранването се регулира разпределението на електронните енергийни нива в лазерната среда и след това се променя ширината на импулса. Този метод има бърза скорост на реакция и е подходящ за приложения, които изискват бърза настройка.
г. Модулация на превключване: чрез контролиране на състоянието на превключване на лазера за регулиране на ширината на импулса.
д. Контрол на температурата: температурните промени ще повлияят на структурата на енергийните нива на електроните на лазера, като по този начин косвено ще повлияят на ширината на импулса.
е. Използвайте модулационна технология: Модулационната технология е ефективно средство за точно контролиране на ширината на импулса.
Лазерна модулацияТехнологията е технология, която използва лазер като носител и зарежда информация върху него. Според връзката с лазера, тя може да бъде разделена на вътрешна модулация и външна модулация. Вътрешната модулация се отнася до режима на модулация, при който модулираният сигнал се зарежда в процеса на лазерно трептене, за да промени параметрите на лазерното трептене и по този начин да промени характеристиките на лазерния изход. Външната модулация се отнася до режима на модулация, при който модулационният сигнал се добавя след формирането на лазера и свойствата на изходния лазер се променят, без да се променят параметрите на лазерното трептене.
Модулационната технология може да се класифицира и според формите на модулация на носещата честота, включително аналогова модулация, импулсна модулация, цифрова модулация (импулсно-кодова модулация); Според параметрите на модулация, тя се разделя на интензитетна модулация и фазова модулация.
Модулатор на интензитетаШирината на импулса се контролира чрез регулиране на промяната на интензитета на лазерната светлина.
Фазов модулаторШирината на импулса се регулира чрез промяна на фазата на светлинната вълна.
Фазово заключен усилвател: Чрез фазово заключената модулация на усилвателя, ширината на лазерния импулс може да се регулира точно.
Време на публикуване: 24 март 2025 г.