Pulsfrequentiecontrole vanlaserpulsbesturingstechnologie
1. Het concept pulsfrequentie, laserpulsherhalingsfrequentie (Pulse Repetition Rate), verwijst naar het aantal laserpulsen dat per tijdseenheid wordt uitgezonden, meestal in Hertz (Hz). Pulsen met een hoge frequentie zijn geschikt voor toepassingen met een hoge herhalingsfrequentie, terwijl pulsen met een lage frequentie geschikt zijn voor taken met een hoge energie en een enkele puls.
2. De relatie tussen vermogen, pulsbreedte en frequentie Voordat de laserfrequentie kan worden geregeld, moet eerst de relatie tussen vermogen, pulsbreedte en frequentie worden uitgelegd. Er bestaat een complexe wisselwerking tussen laservermogen, frequentie en pulsbreedte, en het aanpassen van een van deze parameters vereist meestal dat ook rekening wordt gehouden met de andere twee parameters om het effect te optimaliseren.
3. Gangbare methoden voor het regelen van de puls frequentie
a. De externe besturingsmodus laadt het frequentiesignaal buiten de voeding en past de laserpulsfrequentie aan door de frequentie en de duty cycle van het laadsignaal te regelen. Hierdoor kan de uitgangspuls gesynchroniseerd worden met het laadsignaal, wat de modus geschikt maakt voor toepassingen die nauwkeurige controle vereisen.
b. Interne regelmodus Het frequentieregelsignaal is ingebouwd in de voeding van de aandrijving, zonder extra externe signaalinvoer. Gebruikers kunnen kiezen tussen een vaste ingebouwde frequentie of een instelbare interne regelfrequentie voor meer flexibiliteit.
c. Het aanpassen van de lengte van de resonator ofelektro-optische modulatorDe frequentiekarakteristieken van de laser kunnen worden gewijzigd door de lengte van de resonator aan te passen of door gebruik te maken van een elektro-optische modulator. Deze methode voor hoogfrequente regeling wordt vaak gebruikt in toepassingen die een hoger gemiddeld vermogen en kortere pulsbreedtes vereisen, zoals lasermicromachining en medische beeldvorming.
d. Akoestisch-optische modulatorDe AOM-modulator is een belangrijk hulpmiddel voor het regelen van de pulsfrequentie in laserpulsbesturingstechnologie.AOM-modulatorHet maakt gebruik van het akoestisch-optische effect (dat wil zeggen, de mechanische trillingsdruk van de geluidsgolf verandert de brekingsindex) om de laserstraal te moduleren en te controleren.
4. Intracavitaire modulatietechnologie kan, vergeleken met externe modulatie, efficiënter een hoog energieniveau en piekvermogen genereren.pulslaserHieronder volgen vier veelgebruikte intracavitaire modulatietechnieken:
a. Gain Switching: door de pompbron snel te moduleren, worden de deeltjesaantalinversie en de versterkingscoëfficiënt van het versterkingsmedium snel ingesteld, waardoor de gestimuleerde stralingssnelheid wordt overschreden. Dit resulteert in een scherpe toename van fotonen in de caviteit en de generatie van een laser met korte pulsen. Deze methode is met name gangbaar bij halfgeleiderlasers, die pulsen kunnen produceren van nanoseconden tot tientallen picoseconden, met een herhalingsfrequentie van enkele gigahertz, en wordt veel gebruikt in de optische communicatie met hoge gegevensoverdrachtssnelheden.
Q-switching onderdrukt optische terugkoppeling door hoge verliezen in de laserholte te introduceren. Hierdoor kan het pompproces een omkering van de deeltjespopulatie veroorzaken die ver boven de drempelwaarde ligt, waardoor een grote hoeveelheid energie wordt opgeslagen. Vervolgens worden de verliezen in de holte snel verminderd (dat wil zeggen, de Q-waarde van de holte wordt verhoogd) en wordt de optische terugkoppeling weer ingeschakeld, zodat de opgeslagen energie vrijkomt in de vorm van ultrakorte pulsen met hoge intensiteit.
c. Modelocking genereert ultrakorte pulsen van picoseconden of zelfs femtoseconden door de faseverhouding tussen verschillende longitudinale modi in de laserholte te regelen. De modelocking-technologie wordt onderverdeeld in passieve modelocking en actieve modelocking.
d. Cavity Dumping: Door energie op te slaan in de fotonen in de resonator, en een verliesarme caviteitsspiegel te gebruiken om de fotonen effectief te binden, wordt gedurende een bepaalde tijd een verliesarme toestand in de caviteit gehandhaafd. Na één rondgang wordt de sterke puls uit de caviteit "gedumpt" door het interne caviteitselement, zoals een akoestisch-optische modulator of een elektro-optische sluiter, snel te schakelen, waarna een laserpuls met een korte puls wordt uitgezonden. In vergelijking met Q-switching kan cavity emptying een pulsbreedte van enkele nanoseconden behouden bij hoge herhalingsfrequenties (zoals enkele megahertz) en hogere pulsenergieën mogelijk maken, met name voor toepassingen die hoge herhalingsfrequenties en korte pulsen vereisen. In combinatie met andere pulsgeneratietechnieken kan de pulsenergie verder worden verbeterd.
Pulsregeling vanlaserHet is een complex en belangrijk proces, waarbij pulsbreedtecontrole, pulsfrequentiecontrole en diverse modulatietechnieken een rol spelen. Door een verstandige selectie en toepassing van deze methoden kan de laserprestatie nauwkeurig worden afgestemd op de behoeften van verschillende toepassingsscenario's. In de toekomst zal de pulscontroletechnologie van lasers, met de voortdurende ontwikkeling van nieuwe materialen en technologieën, verdere doorbraken kennen en de ontwikkeling van lasers bevorderen.lasertechnologiein de richting van hogere precisie en bredere toepassing.
Geplaatst op: 25 maart 2025