Řízení pulzní frekvencetechnologie laserového pulzního řízení
1. Pojem pulzní frekvence, laserová pulzní frekvence (Pulse Repetition Rate) označuje počet laserových pulzů emitovaných za jednotku času, obvykle v hertzech (Hz). Vysokofrekvenční pulzy jsou vhodné pro aplikace s vysokou opakovací frekvencí, zatímco nízkofrekvenční pulzy jsou vhodné pro úlohy s jedním pulzem s vysokou energií.
2. Vztah mezi výkonem, šířkou pulzu a frekvencí Před regulací laserové frekvence je nutné nejprve vysvětlit vztah mezi výkonem, šířkou pulzu a frekvencí. Mezi výkonem laseru, frekvencí a šířkou pulzu existuje složitá interakce a úprava jednoho z parametrů obvykle vyžaduje zohlednění dalších dvou parametrů pro optimalizaci aplikačního efektu.
3. Běžné metody řízení pulzní frekvence
a. Režim externího řízení načítá frekvenční signál mimo napájecí zdroj a upravuje frekvenci laserových pulzů řízením frekvence a pracovního cyklu načítacího signálu. To umožňuje synchronizaci výstupního pulzu se začítacím signálem, což je vhodné pro aplikace vyžadující přesné řízení.
b. Režim interního řízení Signál řízení frekvence je integrován do napájecího zdroje měniče, bez nutnosti dalšího externího vstupního signálu. Uživatelé si mohou pro větší flexibilitu vybrat mezi pevnou vestavěnou frekvencí nebo nastavitelnou interní řídicí frekvencí.
c. Nastavení délky rezonátoru neboelektrooptický modulátorFrekvenční charakteristiky laseru lze měnit úpravou délky rezonátoru nebo použitím elektrooptického modulátoru. Tato metoda regulace vysokých frekvencí se často používá v aplikacích, které vyžadují vyšší průměrný výkon a kratší šířku pulzů, jako je laserové mikroobrábění a lékařské zobrazování.
d. Akustooptický modulátor(AOM modulátor) je důležitým nástrojem pro řízení frekvence pulzů v technologii laserového pulzního řízení.Modulátor AOMvyužívá akusticko-optický jev (tj. mechanický oscilační tlak zvukové vlny mění index lomu) k modulaci a řízení laserového paprsku.
4. Technologie intrakavitační modulace: ve srovnání s externí modulací dokáže intrakavitační modulace efektivněji generovat vysokou energii a špičkový výkon.pulzní laserNásledují čtyři běžné techniky modulace v dutině:
a. Přepínání zesílení rychlou modulací zdroje čerpacího signálu, inverze počtu částic a koeficient zesílení zesilovacího média se rychle nastaví a překročí rychlost stimulovaného záření. To vede k prudkému nárůstu fotonů v dutině a generování laseru s krátkými pulzy. Tato metoda je obzvláště běžná u polovodičových laserů, které mohou produkovat pulzy od nanosekund do desítek pikosekund s opakovací frekvencí několika gigahertzů a jsou široce používány v oblasti optické komunikace s vysokými rychlostmi přenosu dat.
Q spínač (Q-přepínání) Q spínače potlačují optickou zpětnou vazbu zavedením vysokých ztrát v laserové dutině, což umožňuje čerpacímu procesu způsobit obrácení populace částic daleko za prahovou hodnotu a uložit velké množství energie. Následně se ztráty v dutině rychle sníží (tj. hodnota Q dutiny se zvýší) a optická zpětná vazba se opět zapne, takže uložená energie se uvolní ve formě ultrakrátkých vysoce intenzivních pulzů.
c. Blokování módů generuje ultrakrátké pulzy pikosekundové nebo dokonce femtosekundové úrovně řízením fázového vztahu mezi různými podélnými módy v laserové dutině. Technologie synchronizace módů se dělí na pasivní synchronizaci módů a aktivní synchronizaci módů.
d. Vyprazdňování dutiny Ukládáním energie ve fotonech v rezonátoru se pomocí zrcadla s nízkými ztrátami v dutině efektivně váže fotony a po určitou dobu se v dutině udržuje stav s nízkými ztrátami. Po jednom cyklu oběhu je silný puls „vypuštěn“ z dutiny rychlým přepnutím prvku vnitřní dutiny, jako je akusticko-optický modulátor nebo elektrooptická závěrka, a je emitován laser s krátkým pulsem. Ve srovnání s Q-přepínáním může vyprazdňování dutiny udržovat šířku pulsu několik nanosekund při vysokých opakovacích frekvencích (například několik megahertzů) a umožňovat vyšší energie pulsů, zejména pro aplikace vyžadující vysoké opakovací frekvence a krátké pulsy. V kombinaci s jinými technikami generování pulsů lze energii pulsů dále zlepšit.
Pulzní řízenílaserje složitý a důležitý proces, který zahrnuje řízení šířky pulzu, řízení frekvence pulzů a mnoho modulačních technik. Díky rozumnému výběru a aplikaci těchto metod lze výkon laseru přesně nastavit tak, aby splňoval potřeby různých aplikačních scénářů. V budoucnu, s neustálým objevováním nových materiálů a technologií, technologie řízení pulzů laserů povede k dalším průlomům a podpoří rozvoj...laserová technologiesměrem k vyšší přesnosti a širšímu uplatnění.
Čas zveřejnění: 25. března 2025