Pulsbreedteregeling vanlaserpulsregelingtechnologie
De pulscontrole van lasers is een van de belangrijkste schakels inlasertechnologie, die direct van invloed is op de prestaties en het toepassingseffect van lasers. Dit artikel behandelt systematisch de pulsbreedteregeling, pulsfrequentieregeling en gerelateerde modulatietechnologie, en streeft ernaar professioneel, uitgebreid en logisch te zijn.
1. Concept van pulsbreedte
De pulsbreedte van de laser verwijst naar de duur van de laserpuls, een belangrijke parameter om de tijdkarakteristieken van de laseroutput te beschrijven. Voor ultrakorte pulslasers (zoals nanoseconde-, picoseconde- en femtosecondelasers) geldt: hoe korter de pulsbreedte, hoe hoger het piekvermogen en hoe kleiner het thermische effect. Dit is geschikt voor precisiebewerking of wetenschappelijk onderzoek.
2. Factoren die de pulsbreedte van de laser beïnvloeden De pulsbreedte van de laser wordt beïnvloed door een aantal factoren, waaronder voornamelijk de volgende aspecten:
a. Kenmerken van het versterkingsmedium. Verschillende soorten versterkingsmedia hebben een unieke energieniveaustructuur en fluorescentielevensduur, die direct van invloed zijn op de generatie en pulsbreedte van de laserpuls. Vastestoflasers, Nd:YAG-kristallen en Ti:Saffierkristallen zijn bijvoorbeeld veelgebruikte media voor vastestoflasers. Gaslasers, zoals koolstofdioxide (CO₂)-lasers en helium-neon (HeNe)-lasers, produceren doorgaans relatief lange pulsen vanwege hun moleculaire structuur en eigenschappen van de aangeslagen toestand. Halfgeleiderlasers kunnen, door de recombinatietijd van de ladingsdragers te regelen, pulsbreedtes bereiken van nanoseconden tot picoseconden.
Het ontwerp van de laserholte heeft een aanzienlijke impact op de pulsbreedte, waaronder: de lengte van de holte, de lengte van de laserholte bepaalt de tijd die nodig is voor licht om telkens opnieuw door de holte te reizen, een langere holte zal leiden tot een langere pulsbreedte, terwijl een kortere holte bevorderlijk is voor de generatie van ultrakorte pulsen; Reflectie: een reflector met een hoge reflectie kan de fotondichtheid in de holte verhogen en daarmee het versterkingseffect verbeteren, maar een te hoge reflectie kan het verlies in de holte vergroten en de stabiliteit van de pulsbreedte beïnvloeden; De positie van het versterkingsmedium en de positie van het versterkingsmedium in de holte beïnvloeden ook de interactietijd tussen het foton en het versterkingsmedium en vervolgens de pulsbreedte.
c. Q-switching-technologie en mode-locking-technologie zijn twee belangrijke middelen om pulslaseruitvoer en pulsbreedteregeling te realiseren.
d. Pompbron en pompmodus De vermogensstabiliteit van de pompbron en de keuze van de pompmodus hebben ook een belangrijke invloed op de pulsbreedte.
3. Algemene methoden voor pulsbreedteregeling
a. Wijzig de werkmodus van de laser: de werkmodus van de laser heeft direct invloed op de pulsbreedte. De pulsbreedte kan worden geregeld door de volgende parameters aan te passen: de frequentie en intensiteit van de pompbron, de energie-input van de pompbron en de mate van inversie van de deeltjespopulatie in het versterkingsmedium. De reflectiviteit van de outputlens verandert de feedbackefficiëntie in de resonator en beïnvloedt zo het pulsvormingsproces.
b. Regel de vorm van de puls: pas de pulsbreedte indirect aan door de vorm van de laserpuls te veranderen.
c. Stroommodulatie: door de uitgangsstroom van de voeding te wijzigen om de verdeling van de elektronische energieniveaus in het lasermedium te regelen en vervolgens de pulsbreedte te wijzigen. Deze methode heeft een hoge reactiesnelheid en is geschikt voor toepassingsscenario's die snelle aanpassing vereisen.
d. Schakelmodulatie: door de schakeltoestand van de laser te regelen om de pulsbreedte aan te passen.
e. Temperatuurregeling: temperatuurveranderingen hebben invloed op de structuur van het elektronenenergieniveau van de laser en beïnvloeden daarmee indirect de pulsbreedte.
f. Gebruik modulatietechnologie: Modulatietechnologie is een effectief middel om de pulsbreedte nauwkeurig te regelen.
LasermodulatieTechnologie is een technologie die een laser als drager gebruikt en er informatie op laadt. Afhankelijk van de relatie met de laser kan deze worden onderverdeeld in interne modulatie en externe modulatie. Interne modulatie verwijst naar de modulatiemodus waarbij het gemoduleerde signaal wordt geladen tijdens het laseroscillatieproces om de oscillatieparameters en daarmee de uitgangskarakteristieken van de laser te veranderen. Externe modulatie verwijst naar de modulatiemodus waarbij het modulatiesignaal wordt toegevoegd nadat de laser is gevormd, en de uitgangseigenschappen van de laser worden gewijzigd zonder de oscillatieparameters van de laser te veranderen.
Modulatietechnologie kan ook worden geclassificeerd volgens vormen van draaggolfmodulatie, waaronder analoge modulatie, pulsmodulatie, digitale modulatie (pulscodemodulatie). Op basis van de modulatieparameters wordt het onderverdeeld in intensiteitsmodulatie en fasemodulatie.
Intensiteitsmodulator:De pulsbreedte wordt geregeld door de verandering van de laserlichtintensiteit aan te passen.
Fasemodulator:De pulsbreedte wordt aangepast door de fase van de lichtgolf te veranderen.
Fasevergrendelde versterker: Door de fasevergrendelde versterkermodulatie kan de laserpulsbreedte nauwkeurig worden ingesteld.
Plaatsingstijd: 24-03-2025