Control de frecuencia de pulsos da tecnoloxía de control de pulsos láser

Control de frecuencia de pulsos detecnoloxía de control de pulsos láser

1. O concepto de frecuencia de pulso, taxa de pulso láser (taxa de repetición de pulsos) refírese ao número de pulsos láser emitidos por unidade de tempo, normalmente en hercios (Hz). Os pulsos de alta frecuencia son axeitados para aplicacións con alta taxa de repetición, mentres que os pulsos de baixa frecuencia son axeitados para tarefas de pulso único de alta enerxía.

2. A relación entre a potencia, o ancho do pulso e a frecuencia Antes do control da frecuencia do láser, primeiro débese explicar a relación entre a potencia, o ancho do pulso e a frecuencia. Existe unha interacción complexa entre a potencia do láser, a frecuencia e o ancho do pulso, e o axuste dun dos parámetros adoita requirir a consideración dos outros dous parámetros para optimizar o efecto da aplicación.

3. Métodos comúns de control da frecuencia de pulsos

a. O modo de control externo carga o sinal de frecuencia fóra da fonte de alimentación e axusta a frecuencia do pulso láser controlando a frecuencia e o ciclo de traballo do sinal de carga. Isto permite sincronizar o pulso de saída co sinal de carga, o que o fai axeitado para aplicacións que requiren un control preciso.

b. Modo de control interno O sinal de control de frecuencia está integrado na fonte de alimentación do accionamento, sen entrada de sinal externo adicional. Os usuarios poden escoller entre unha frecuencia integrada fixa ou unha frecuencia de control interno axustable para unha maior flexibilidade.

c. Axustar a lonxitude do resonador oumodulador electroópticoAs características de frecuencia do láser pódense modificar axustando a lonxitude do resonador ou empregando un modulador electroóptico. Este método de regulación de alta frecuencia úsase a miúdo en aplicacións que requiren unha potencia media maior e anchos de pulso máis curtos, como o micromecanizado láser e a imaxe médica.

d. Modulador acústico-óptico(Modulador AOM) é unha ferramenta importante para o control da frecuencia de pulsos da tecnoloxía de control de pulsos láser.Modulador AOMusa o efecto acústico-óptico (é dicir, a presión de oscilación mecánica da onda sonora cambia o índice de refracción) para modular e controlar o feixe láser.

4. Tecnoloxía de modulación intracavidade, en comparación coa modulación externa, a modulación intracavidade pode xerar de forma máis eficiente alta enerxía e potencia máximaláser de pulsoAs seguintes son catro técnicas comúns de modulación intracavitaria:

a. Conmutación de ganancia Mediante a modulación rápida da fonte de bombeo, a inversión do número de partículas do medio de ganancia e o coeficiente de ganancia establécense rapidamente, superando a taxa de radiación estimulada, o que resulta nun forte aumento dos fotóns na cavidade e na xeración de láseres de pulso curto. Este método é particularmente común en láseres semicondutores, que poden producir pulsos desde nanosegundos ata decenas de picosegundos, cunha taxa de repetición de varios gigahercios, e úsase amplamente no campo das comunicacións ópticas con altas taxas de transmisión de datos.

Interruptor Q (conmutación Q) Os interruptores Q suprimen a retroalimentación óptica ao introducir altas perdas na cavidade do láser, o que permite que o proceso de bombeo produza unha inversión da poboación de partículas moito máis alá do limiar, almacenando unha gran cantidade de enerxía. Posteriormente, a perda na cavidade redúcese rapidamente (é dicir, o valor Q da cavidade aumenta) e a retroalimentación óptica actívase de novo, de xeito que a enerxía almacenada se libera en forma de pulsos ultracurtos de alta intensidade.

c. O bloqueo de modo xera pulsos ultracurtos do nivel de picosegundos ou incluso femtosegundos controlando a relación de fase entre diferentes modos lonxitudinais na cavidade láser. A tecnoloxía de bloqueo de modo divídese en bloqueo de modo pasivo e bloqueo de modo activo.

d. Baleiramento da cavidade Ao almacenar enerxía nos fotóns do resonador, usando un espello de cavidade de baixa perda para unir eficazmente os fotóns, mantendo un estado de baixa perda na cavidade durante un período de tempo. Despois dun ciclo de ida e volta, o pulso forte é "descargado" fóra da cavidade cambiando rapidamente o elemento interno da cavidade, como un modulador acustoóptico ou un obturador electroóptico, e emítese un láser de pulso curto. En comparación coa conmutación Q, o baleirado da cavidade pode manter un ancho de pulso de varios nanosegundos a altas taxas de repetición (como varios megahercios) e permitir enerxías de pulso máis altas, especialmente para aplicacións que requiren altas taxas de repetición e pulsos curtos. Combinado con outras técnicas de xeración de pulsos, a enerxía do pulso pode mellorarse aínda máis.

Control de pulsos deláseré un proceso complicado e importante que implica o control do ancho de pulso, o control da frecuencia de pulso e moitas técnicas de modulación. Mediante unha selección e aplicación razoables destes métodos, o rendemento do láser pódese axustar con precisión para satisfacer as necesidades de diferentes escenarios de aplicación. No futuro, coa aparición continua de novos materiais e novas tecnoloxías, a tecnoloxía de control de pulso dos láseres marcará o comezo de máis avances e promoverá o desenvolvemento detecnoloxía láserna dirección dunha maior precisión e unha aplicación máis ampla.