Control do ancho de pulso decontrol de pulsos lásertecnoloxía
O control de pulsos do láser é un dos elos clave entecnoloxía láser, o que afecta directamente o rendemento e o efecto da aplicación do láser. Este artigo analizará sistematicamente o control do ancho de pulso, o control da frecuencia de pulso e a tecnoloxía de modulación relacionada, e esforzarase por ser profesional, completo e lóxico.
1. Concepto de ancho de pulso
A amplitude do pulso do láser refírese á duración do pulso láser, que é un parámetro clave para describir as características temporais da saída do láser. Para láseres de pulso ultracurto (como láseres de nanosegundos, picosegundos e femtosegundos), canto máis curta sexa a amplitude do pulso, maior será a potencia máxima e menor será o efecto térmico, o que é axeitado para o mecanizado de precisión ou a investigación científica.
2. Factores que afectan á amplitude do pulso do láser A amplitude do pulso do láser vese afectada por unha variedade de factores, entre os que se inclúen principalmente os seguintes aspectos:
a. Características do medio de ganancia. Os diferentes tipos de medios de ganancia teñen unha estrutura de nivel de enerxía e unha vida útil de fluorescencia únicas, que afectan directamente á xeración e ao ancho de pulso do pulso láser. Por exemplo, os láseres de estado sólido, os cristais de Nd:YAG e os cristais de Ti:zafiro son medios láser de estado sólido comúns. Os láseres de gas, como os láseres de dióxido de carbono (CO₂) e os láseres de helio-neón (HeNe), adoitan producir pulsos relativamente longos debido á súa estrutura molecular e ás propiedades do estado excitado; os láseres semicondutores, ao controlar o tempo de recombinación do portador, poden alcanzar anchos de pulso que van desde nanosegundos ata picosegundos.
O deseño da cavidade láser ten un impacto significativo no ancho do pulso, incluíndo: a lonxitude da cavidade, a lonxitude da cavidade láser determina o tempo necesario para que a luz viaxe unha e outra vez na cavidade, unha cavidade máis longa levará a un ancho de pulso máis longo, mentres que unha cavidade máis curta é propicia para a xeración de pulsos ultracurtos; Reflectancia: un reflector con alta reflectancia pode aumentar a densidade de fotóns na cavidade, mellorando así o efecto de ganancia, pero unha reflectancia demasiado alta pode aumentar a perda na cavidade e afectar a estabilidade do ancho do pulso; A posición do medio de ganancia e a posición do medio de ganancia na cavidade tamén afectarán o tempo de interacción entre o fotón e o medio de ganancia e, a continuación, afectarán o ancho do pulso.
c. A tecnoloxía de conmutación Q e a tecnoloxía de bloqueo de modo son dous medios importantes para realizar a saída de láser de pulsos e a regulación do ancho de pulso.
d. Fonte da bomba e modo da bomba A estabilidade de potencia da fonte da bomba e a escolla do modo da bomba tamén teñen un impacto importante na anchura do pulso.
3. Métodos comúns de control de ancho de pulso
a. Cambiar o modo de traballo do láser: o modo de traballo do láser afectará directamente o seu ancho de pulso. O ancho de pulso pódese controlar axustando os seguintes parámetros: a frecuencia e a intensidade da fonte de bombeo, a entrada de enerxía da fonte de bombeo e o grao de inversión da poboación de partículas no medio de ganancia; A reflectividade da lente de saída cambia a eficiencia de retroalimentación no resonador, afectando así o proceso de formación de pulsos.
b. Control da forma do pulso: axusta indirectamente a anchura do pulso cambiando a forma do pulso láser.
c. Modulación de corrente: modificando a corrente de saída da fonte de alimentación para regular a distribución dos niveis de enerxía electrónica no medio láser e, a continuación, modificando o ancho do pulso. Este método ten unha velocidade de resposta rápida e é axeitado para escenarios de aplicación que requiren un axuste rápido.
d. Modulación da conmutación: mediante o control do estado de conmutación do láser para axustar a anchura do pulso.
e. Control da temperatura: os cambios de temperatura afectarán á estrutura do nivel de enerxía dos electróns do láser, afectando así indirectamente á anchura do pulso.
f. Empregar tecnoloxía de modulación: a tecnoloxía de modulación é un medio eficaz para controlar con precisión o ancho do pulso.
Modulación láserA tecnoloxía é unha tecnoloxía que usa o láser como portador e carga información nel. Segundo a relación co láser, pódese dividir en modulación interna e modulación externa. A modulación interna refírese ao modo de modulación no que o sinal modulado se carga no proceso de oscilación do láser para cambiar os parámetros de oscilación do láser e, polo tanto, cambiar as características de saída do láser. A modulación externa refírese ao modo de modulación no que o sinal de modulación se engade despois de que se forme o láser e as propiedades do láser de saída se modifican sen cambiar os parámetros de oscilación do láser.
A tecnoloxía de modulación tamén se pode clasificar segundo as formas de modulación de portadora, incluíndo a modulación analóxica, a modulación de pulsos e a modulación dixital (modulación por código de pulsos); segundo os parámetros de modulación, divídese en modulación de intensidade e modulación de fase.
Modulador de intensidadeO ancho do pulso contrólase axustando o cambio de intensidade da luz láser.
Modulador de fase: O ancho do pulso axústase cambiando a fase da onda luminosa.
Amplificador con bloqueo de fase: mediante a modulación do amplificador con bloqueo de fase, pódese axustar con precisión o ancho do pulso do láser.
Data de publicación: 24 de marzo de 2025