Pulsfrekvenskontroll av laserpulskontrollteknik

Pulsfrekvenskontroll avlaserpulskontrollteknik

1. Begreppet pulsfrekvens, laserpulshastighet (Pulse Repetition Rate), hänvisar till antalet laserpulser som avges per tidsenhet, vanligtvis i Hertz (Hz). Högfrekventa pulser är lämpliga för tillämpningar med hög repetitionsfrekvens, medan lågfrekventa pulser är lämpliga för uppgifter med hög energi och en enda puls.

2. Sambandet mellan effekt, pulsbredd och frekvens Innan laserfrekvensreglering måste först sambandet mellan effekt, pulsbredd och frekvens förklaras. Det finns en komplex växelverkan mellan lasereffekt, frekvens och pulsbredd, och justering av en av parametrarna kräver vanligtvis att de andra två parametrarna beaktas för att optimera applikationseffekten.

3. Vanliga metoder för pulsfrekvenskontroll

a. Externt styrläge laddar frekvenssignalen utanför strömförsörjningen och justerar laserpulsfrekvensen genom att styra belastningssignalens frekvens och arbetscykel. Detta gör att utpulsen kan synkroniseras med belastningssignalen, vilket gör den lämplig för tillämpningar som kräver exakt styrning.

b. Internt styrläge Frekvensstyrsignalen är inbyggd i drivenhetens strömförsörjning, utan ytterligare extern signalingång. Användare kan välja mellan en fast inbyggd frekvens eller en justerbar intern styrfrekvens för större flexibilitet.

c. Justera resonatorns längd ellerelektrooptisk modulatorLaserns frekvensegenskaper kan ändras genom att justera resonatorns längd eller använda en elektrooptisk modulator. Denna metod för högfrekvensreglering används ofta i tillämpningar som kräver högre medeleffekt och kortare pulsbredder, såsom lasermikrobearbetning och medicinsk avbildning.

d. Akustisk optisk modulator(AOM-modulator) är ett viktigt verktyg för pulsfrekvenskontroll av laserpulskontrollteknik.AOM-modulatoranvänder akustooptisk effekt (det vill säga att ljudvågens mekaniska oscillationstryck ändrar brytningsindex) för att modulera och styra laserstrålen.

4. Intrakavitetsmoduleringsteknik, jämfört med extern modulering, kan intrakavitetsmodulering mer effektivt generera hög energi och toppeffektpulslaserFöljande är fyra vanliga intrakavitetsmoduleringstekniker:

a. Förstärkningsomkoppling Genom att snabbt modulera pumpkällan etableras förstärkningsmediets partikelantalsinversion och förstärkningskoefficient snabbt, vilket överskrider den stimulerade strålningshastigheten, vilket resulterar i en kraftig ökning av fotoner i kaviteten och generering av kortpulslasrar. Denna metod är särskilt vanlig i halvledarlasrar, som kan producera pulser från nanosekunder till tiotals pikosekunder, med en repetitionsfrekvens på flera gigahertz, och används ofta inom optisk kommunikation med höga dataöverföringshastigheter.

Q-brytare (Q-brytning) Q-brytare undertrycker optisk återkoppling genom att introducera höga förluster i laserkaviteten, vilket gör att pumpprocessen kan producera en partikelpopulationsomvändning långt bortom tröskelvärdet och lagra en stor mängd energi. Därefter minskas förlusten i kaviteten snabbt (det vill säga kavitetens Q-värde ökar), och den optiska återkopplingen slås på igen, så att den lagrade energin frigörs i form av ultrakorta högintensiva pulser.

c. Lägeslåsning genererar ultrakorta pulser på pikosekund- eller till och med femtosekundnivå genom att styra fasförhållandet mellan olika longitudinella lägen i laserkaviteten. Lägeslåsningstekniken är uppdelad i passiv lägeslåsning och aktiv lägeslåsning.

d. Kavitetsdumpning Genom att lagra energi i fotonerna i resonatorn, med hjälp av en kavitetsspegel med låg förlust för att effektivt binda fotonerna, vilket bibehåller ett lågförlusttillstånd i kaviteten under en tidsperiod. Efter en tur- och returcykel "dumpas" den starka pulsen ut ur kaviteten genom att snabbt koppla om det interna kavitetselementet, såsom en akustooptisk modulator eller en elektrooptisk slutare, och en kortpulslaser avges. Jämfört med Q-switching kan kavitetstömning bibehålla en pulsbredd på flera nanosekunder vid höga repetitionsfrekvenser (såsom flera megahertz) och möjliggöra högre pulsenergier, särskilt för tillämpningar som kräver höga repetitionsfrekvenser och korta pulser. I kombination med andra pulsgenereringstekniker kan pulsenergin förbättras ytterligare.

Pulskontroll avlaserär en komplicerad och viktig process som involverar pulsbreddskontroll, pulsfrekvenskontroll och många moduleringstekniker. Genom rimligt val och tillämpning av dessa metoder kan laserns prestanda justeras exakt för att möta behoven i olika tillämpningsscenarier. I framtiden, med den kontinuerliga framväxten av nya material och ny teknik, kommer pulskontrolltekniken för lasrar att leda till fler genombrott och främja utvecklingen avlasertekniki riktning mot högre precision och bredare tillämpning.