Pulsfrekvensstyring af laserpulsstyringsteknologi

Pulsfrekvensstyring aflaserpulsstyringsteknologi

1. Begrebet pulsfrekvens, laserpulshastighed (Pulsrepetitionshastighed), refererer til antallet af laserpulser, der udsendes pr. tidsenhed, normalt i Hertz (Hz). Højfrekvente pulser er velegnede til applikationer med høj repetitionshastighed, mens lavfrekvente pulser er velegnede til opgaver med enkeltpulser med høj energi.

2. Forholdet mellem effekt, pulsbredde og frekvens Før laserfrekvensstyring skal forholdet mellem effekt, pulsbredde og frekvens først forklares. Der er en kompleks vekselvirkning mellem lasereffekt, frekvens og pulsbredde, og justering af en af ​​parametrene kræver normalt, at de to andre parametre tages i betragtning for at optimere applikationseffekten.

3. Almindelige metoder til pulsfrekvensstyring

a. Ekstern kontroltilstand indlæser frekvenssignalet uden for strømforsyningen og justerer laserpulsfrekvensen ved at styre belastningssignalets frekvens og duty cycle. Dette gør det muligt at synkronisere udgangspulsen med belastningssignalet, hvilket gør den velegnet til applikationer, der kræver præcis styring.

b. Intern styretilstand Frekvensstyresignalet er indbygget i drevets strømforsyning uden yderligere eksternt signalinput. Brugere kan vælge mellem en fast indbygget frekvens eller en justerbar intern styrefrekvens for større fleksibilitet.

c. Justering af resonatorens længde ellerelektrooptisk modulatorLaserens frekvenskarakteristika kan ændres ved at justere resonatorens længde eller ved at bruge en elektrooptisk modulator. Denne metode til højfrekvensregulering bruges ofte i applikationer, der kræver højere gennemsnitseffekt og kortere pulsbredder, såsom lasermikrobearbejdning og medicinsk billeddannelse.

d. Akustisk optisk modulator(AOM-modulator) er et vigtigt værktøj til pulsfrekvensstyring af laserpulsstyringsteknologi.AOM-modulatorbruger den akustooptiske effekt (dvs. at lydbølgens mekaniske oscillationstryk ændrer brydningsindekset) til at modulere og styre laserstrålen.

4. Intracavitetsmodulationsteknologi, sammenlignet med ekstern modulering, kan intrakavitetsmodulation mere effektivt generere høj energi og spidseffektpulslaserFølgende er fire almindelige intrakavitetsmodulationsteknikker:

a. Forstærkningsskift Ved hurtigt at modulere pumpekilden etableres forstærkningsmediets partikelantalsinversion og forstærkningskoefficient hurtigt, hvilket overstiger den stimulerede strålingshastighed, hvilket resulterer i en kraftig stigning i fotoner i hulrummet og generering af kortpulslasere. Denne metode er især almindelig i halvlederlasere, som kan producere pulser fra nanosekunder til tiere af picosekunder med en repetitionshastighed på flere gigahertz og er meget anvendt inden for optisk kommunikation med høje datatransmissionshastigheder.

Q-switch (Q-switching) Q-switche undertrykker optisk feedback ved at introducere store tab i laserhulrummet, hvilket gør det muligt for pumpeprocessen at producere en partikelpopulationsomvending langt ud over tærsklen og lagre en stor mængde energi. Derefter reduceres tabet i hulrummet hurtigt (dvs. hulrummets Q-værdi øges), og den optiske feedback tændes igen, så den lagrede energi frigives i form af ultrakorte højintensitetspulser.

c. Tilstandslåsning genererer ultrakorte pulser på picosekund- eller endda femtosekundniveau ved at kontrollere faseforholdet mellem forskellige longitudinelle tilstande i laserhulrummet. Tilstandslåsningsteknologien er opdelt i passiv tilstandslåsning og aktiv tilstandslåsning.

d. Hulrumstømning Ved at lagre energi i fotonerne i resonatoren anvendes et lavtabs-hulrumsspejl til effektivt at binde fotonerne og opretholde en lavtabstilstand i hulrummet i en periode. Efter en rundturscyklus "dumpes" den stærke puls ud af hulrummet ved hurtigt at skifte det indre hulrumselement, såsom en akustooptisk modulator eller en elektrooptisk lukker, og en kortpulslaser udsendes. Sammenlignet med Q-switching kan hulrumstømning opretholde en pulsbredde på flere nanosekunder ved høje repetitionshastigheder (såsom flere megahertz) og muliggøre højere pulsenergier, især til applikationer, der kræver høje repetitionshastigheder og korte pulser. Kombineret med andre pulsgenereringsteknikker kan pulsenergien forbedres yderligere.

Pulsstyring aflaserer en kompliceret og vigtig proces, der involverer pulsbreddekontrol, pulsfrekvenskontrol og mange modulationsteknikker. Gennem fornuftig udvælgelse og anvendelse af disse metoder kan laserens ydeevne justeres nøjagtigt for at imødekomme behovene i forskellige anvendelsesscenarier. I fremtiden, med den kontinuerlige fremkomst af nye materialer og nye teknologier, vil pulskontrolteknologien i lasere indlede flere gennembrud og fremme udviklingen aflaserteknologii retning af højere præcision og bredere anvendelse.