Lāzera impulsu vadības tehnoloģijas impulsu frekvences kontrole

Impulsa frekvences kontrolelāzera impulsu vadības tehnoloģija

1. Impulsa frekvences, lāzera impulsa ātruma (impulsa atkārtošanās ātruma) jēdziens attiecas uz lāzera impulsu skaitu, kas tiek izstaroti laika vienībā, parasti hercos (Hz). Augstas frekvences impulsi ir piemēroti lietojumiem ar augstu atkārtošanās frekvenci, savukārt zemas frekvences impulsi ir piemēroti uzdevumiem ar augstu enerģiju un viena impulsa jaudu.

2. Jaudas, impulsa platuma un frekvences savstarpējā saistība Pirms lāzera frekvences regulēšanas vispirms ir jāpaskaidro jaudas, impulsa platuma un frekvences savstarpējā saistība. Starp lāzera jaudu, frekvenci un impulsa platumu pastāv sarežģīta mijiedarbība, un, pielāgojot vienu no parametriem, parasti ir jāņem vērā pārējie divi parametri, lai optimizētu pielietojuma efektu.

3. Izplatītākās impulsu frekvences kontroles metodes

a. Ārējās vadības režīms ielādē frekvences signālu ārpus barošanas avota un regulē lāzera impulsa frekvenci, kontrolējot slodzes signāla frekvenci un darba ciklu. Tas ļauj izejas impulsu sinhronizēt ar slodzes signālu, padarot to piemērotu lietojumiem, kuriem nepieciešama precīza vadība.

b. Iekšējās vadības režīms Frekvences vadības signāls ir iebūvēts piedziņas barošanas avotā bez papildu ārēja signāla ieejas. Lietotāji var izvēlēties starp fiksētu iebūvētu frekvenci vai regulējamu iekšējo vadības frekvenci, lai nodrošinātu lielāku elastību.

c. Rezonatora garuma regulēšana vaielektrooptiskais modulatorsLāzera frekvences raksturlielumus var mainīt, regulējot rezonatora garumu vai izmantojot elektrooptisko modulatoru. Šo augstfrekvences regulēšanas metodi bieži izmanto lietojumos, kuriem nepieciešama lielāka vidējā jauda un īsāks impulsa platums, piemēram, lāzera mikroapstrādē un medicīniskajā attēlveidošanā.

d. Akustiskais optiskais modulators(AOM modulators) ir svarīgs instruments lāzera impulsu vadības tehnoloģijas impulsu frekvences kontrolei.AOM modulatorsizmanto akustiskās optiskās efektu (tas ir, skaņas viļņa mehāniskās svārstības maina refrakcijas indeksu), lai modulētu un kontrolētu lāzera staru.

4. Intrakavitācijas modulācijas tehnoloģija, salīdzinot ar ārējo modulāciju, intrakavitācijas modulācija var efektīvāk ģenerēt augstu enerģiju un maksimālo jaudu.impulsa lāzersTālāk ir norādītas četras izplatītas intrakavitālās modulācijas metodes:

a. Pastiprinājuma pārslēgšana. Ātri modulējot sūknēšanas avotu, ātri tiek noteikta pastiprinājuma vides daļiņu skaita inversija un pastiprinājuma koeficients, kas pārsniedz stimulētā starojuma ātrumu, kā rezultātā rezonatorā strauji palielinās fotonu skaits un rodas īsu impulsu lāzers. Šī metode ir īpaši izplatīta pusvadītāju lāzeros, kas var ģenerēt impulsus no nanosekundēm līdz desmitiem pikosekundēm ar vairāku gigahercu atkārtošanās frekvenci, un to plaši izmanto optisko sakaru jomā ar augstu datu pārraides ātrumu.

Q slēdzis (Q komutācija) Q slēdži nomāc optisko atgriezenisko saiti, radot lielus zudumus lāzera rezonatorā, ļaujot sūknēšanas procesam radīt daļiņu populācijas maiņu, kas ir krietni virs sliekšņa, uzkrājot lielu enerģijas daudzumu. Pēc tam zudumi rezonatorā strauji samazinās (tas ir, rezonatora Q vērtība palielinās), un optiskā atgriezeniskā saite atkal tiek ieslēgta, lai uzkrātā enerģija tiktu atbrīvota īpaši īsu augstas intensitātes impulsu veidā.

c. Režīmu bloķēšana ģenerē īpaši īsus pikosekundes vai pat femtosekundes līmeņa impulsus, kontrolējot fāzes attiecības starp dažādiem gareniskajiem režīmiem lāzera rezonatorā. Režīmu bloķēšanas tehnoloģija ir iedalīta pasīvajā režīmu bloķēšanā un aktīvajā režīmu bloķēšanā.

d. Dobuma iztukšošana. Uzglabājot enerģiju fotonos rezonatorā, izmantojot zemu zudumu dobuma spoguli, lai efektīvi saistītu fotonus, noteiktu laika periodu saglabājot zemu zudumu stāvokli dobumā. Pēc viena apļveida cikla spēcīgais impulss tiek “izmests” no dobuma, ātri pārslēdzot iekšējo dobuma elementu, piemēram, akustiski optisko modulatoru vai elektrooptisko slēdzi, un tiek izstarots īsa impulsa lāzers. Salīdzinot ar Q komutāciju, dobuma iztukšošana var uzturēt vairāku nanosekundžu impulsa platumu pie augsta atkārtošanās ātruma (piemēram, vairākiem megaherciem) un nodrošināt lielāku impulsa enerģiju, īpaši lietojumos, kuriem nepieciešams augsts atkārtošanās ātrums un īsi impulsi. Apvienojumā ar citām impulsu ģenerēšanas metodēm impulsa enerģiju var vēl vairāk uzlabot.

Pulsa kontrolelāzersir sarežģīts un svarīgs process, kas ietver impulsa platuma kontroli, impulsa frekvences kontroli un daudzas modulācijas metodes. Pateicoties šo metožu saprātīgai izvēlei un pielietošanai, lāzera veiktspēju var precīzi pielāgot dažādu pielietojuma scenāriju vajadzībām. Nākotnē, nepārtraukti parādoties jauniem materiāliem un jaunām tehnoloģijām, lāzeru impulsa vadības tehnoloģija ienesīs vēl lielākus sasniegumus un veicinās attīstību.lāzera tehnoloģijavirzienā uz lielāku precizitāti un plašāku pielietojumu.