Pulsfrequentieregeling van laserpulsregeltechnologie

Pulsfrequentieregeling vanlaserpulsregeltechnologie

1. Het concept pulsfrequentie, laserpulsfrequentie (pulsrepetitiefrequentie), verwijst naar het aantal laserpulsen dat per tijdseenheid wordt uitgezonden, meestal in Hertz (Hz). Hoogfrequente pulsen zijn geschikt voor toepassingen met een hoge herhalingsfrequentie, terwijl laagfrequente pulsen geschikt zijn voor toepassingen met een hoge energie en een enkele puls.

2. De relatie tussen vermogen, pulsbreedte en frequentie Voordat de laserfrequentie wordt geregeld, moet eerst de relatie tussen vermogen, pulsbreedte en frequentie worden uitgelegd. Er is een complexe interactie tussen laservermogen, frequentie en pulsbreedte, en om een ​​van de parameters aan te passen, moet meestal rekening worden gehouden met de andere twee parameters om het effect van de toepassing te optimaliseren.

3. Algemene methoden voor pulsfrequentieregeling

a. De externe besturingsmodus laadt het frequentiesignaal buiten de voeding en past de laserpulsfrequentie aan door de frequentie en duty cycle van het belastingssignaal te regelen. Hierdoor kan de uitgangspuls worden gesynchroniseerd met het belastingssignaal, wat het geschikt maakt voor toepassingen die een nauwkeurige regeling vereisen.

b. Interne regelmodus: Het frequentieregelsignaal is ingebouwd in de voeding van de aandrijving, zonder extra externe signaalingang. Gebruikers kunnen kiezen tussen een vaste ingebouwde frequentie of een instelbare interne regelfrequentie voor meer flexibiliteit.

c. De lengte van de resonator aanpassen ofelektro-optische modulatorDe frequentiekarakteristieken van de laser kunnen worden gewijzigd door de lengte van de resonator aan te passen of door een elektro-optische modulator te gebruiken. Deze methode van hoogfrequente regeling wordt vaak gebruikt in toepassingen die een hoger gemiddeld vermogen en kortere pulsbreedtes vereisen, zoals lasermicrobewerking en medische beeldvorming.

d. Akoestisch-optische modulator(AOM-modulator) is een belangrijk hulpmiddel voor de pulsfrequentieregeling van laserpulsregeltechnologie.AOM-modulatormaakt gebruik van het akoestisch-optische effect (dat wil zeggen dat de mechanische oscillatiedruk van een geluidsgolf de brekingsindex verandert) om de laserstraal te moduleren en te controleren.

4. Intracavitaire modulatietechnologie: vergeleken met externe modulatie kan intracavitaire modulatie efficiënter hoge energie en piekvermogen genererenpulslaserHieronder volgen vier veelgebruikte intracavitaire modulatietechnieken:

a. Gain Switching: door de pompbron snel te moduleren, worden de inversie van het aantal deeltjes in het versterkingsmedium en de versterkingscoëfficiënt snel tot stand gebracht, waardoor de gestimuleerde stralingsfrequentie wordt overschreden. Dit resulteert in een scherpe toename van het aantal fotonen in de holte en de generatie van een korte pulslaser. Deze methode is met name gebruikelijk in halfgeleiderlasers, die pulsen kunnen produceren van nanoseconden tot tientallen picoseconden, met een herhalingsfrequentie van enkele gigahertz, en wordt veel gebruikt in optische communicatie met hoge datatransmissiesnelheden.

Q-switch (Q-switching) Q-switches onderdrukken optische feedback door hoge verliezen in de laserholte te introduceren, waardoor het pompproces een omkering van de deeltjespopulatie tot ver boven de drempelwaarde kan veroorzaken, waarbij een grote hoeveelheid energie wordt opgeslagen. Vervolgens wordt het verlies in de holte snel verminderd (dat wil zeggen, de Q-waarde van de holte wordt verhoogd) en wordt de optische feedback weer ingeschakeld, zodat de opgeslagen energie wordt vrijgegeven in de vorm van ultrakorte pulsen met hoge intensiteit.

c. Mode Locking genereert ultrakorte pulsen van picoseconde- of zelfs femtosecondeniveau door de faseverhouding tussen verschillende longitudinale modi in de lasercaviteit te regelen. De mode-lockingtechnologie is onderverdeeld in passieve en actieve mode-locking.

d. Cavity Dumping Door energie op te slaan in de fotonen in de resonator, met behulp van een holtespiegel met laag verlies om de fotonen effectief te binden, wordt een toestand met laag verlies in de holte gedurende een bepaalde tijd gehandhaafd. Na één retourcyclus wordt de sterke puls uit de holte "gedumpt" door snel het interne holte-element te schakelen, zoals een akoestisch-optische modulator of een elektro-optische sluiter, en wordt een korte pulslaser uitgezonden. Vergeleken met Q-switching kan holte-leegmaking een pulsbreedte van enkele nanoseconden handhaven 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 vanlaseris een ingewikkeld en belangrijk proces dat pulsbreedteregeling, pulsfrequentieregeling en vele modulatietechnieken omvat. Door een zorgvuldige selectie en toepassing van deze methoden kunnen de laserprestaties nauwkeurig worden aangepast aan de behoeften van verschillende toepassingsscenario's. In de toekomst, met de voortdurende opkomst van nieuwe materialen en technologieën, zal de pulsregeltechnologie van lasers meer doorbraken teweegbrengen en de ontwikkeling van lasertechnologie bevorderen.lasertechnologiein de richting van hogere precisie en bredere toepassing.