Řízení šířky impulsulaserové pulzní řízenítechnologie
Pulzní řízení laseru je jedním z klíčových článků vlaserová technologie, což přímo ovlivňuje výkon a aplikační efekt laseru. Tento článek systematicky rozebere řízení šířky pulzu, řízení frekvence pulzů a související modulační technologii a bude se snažit být profesionální, komplexní a logický.
1. Koncept šířky impulsu
Šířka pulzu laseru se vztahuje k délce trvání laserového pulzu, což je klíčový parametr pro popis časových charakteristik laserového výstupu. U laserů s ultrakrátkými pulzy (jako jsou nanosekundové, pikosekundové a femtosekundové lasery) platí, že čím kratší je šířka pulzu, tím vyšší je špičkový výkon a menší je tepelný efekt, což je vhodné pro přesné obrábění nebo vědecký výzkum.
2. Faktory ovlivňující šířku laserového pulzu Šířku laserového pulzu ovlivňuje řada faktorů, mezi které patří zejména následující aspekty:
a. Charakteristiky zesilovacího média. Různé typy zesilovacích médií mají jedinečnou strukturu energetických hladin a dobu života fluorescence, které přímo ovlivňují generování a šířku laserového pulzu. Například pevnolátkové lasery, krystaly Nd:YAG a krystaly Ti:Safír jsou běžná pevnolátková laserová média. Plynové lasery, jako jsou lasery na bázi oxidu uhličitého (CO₂) a helium-neonové (HeNe) lasery, obvykle produkují relativně dlouhé pulzy díky své molekulární struktuře a vlastnostem excitovaného stavu; Polovodičové lasery mohou řízením doby rekombinace nosičů náboje dosáhnout šířky pulzu od nanosekund do pikosekund.
Konstrukce laserové dutiny má významný vliv na šířku pulzu, včetně: délky dutiny, délka laserové dutiny určuje dobu potřebnou k tomu, aby světlo jednou a znovu prošlo dutinou, delší dutina vede k delší šířce pulzu, zatímco kratší dutina vede ke generování ultrakrátkých pulzů; Odrazivost: Reflektor s vysokou odrazivostí může zvýšit hustotu fotonů v dutině, čímž se zlepší efekt zesílení, ale příliš vysoká odrazivost může zvýšit ztráty v dutině a ovlivnit stabilitu šířky pulzu; Poloha zesilovacího média a poloha zesilovacího média v dutině také ovlivní dobu interakce mezi fotonem a zesilovacím médiem a následně ovlivní šířku pulzu.
c. Technologie Q-switching a technologie uzamčení módu jsou dva důležité prostředky k realizaci pulzního laserového výstupu a regulace šířky pulzu.
d. Zdroj a režim pumpování Stabilita výkonu zdroje pumpování a volba režimu pumpování mají také důležitý vliv na šířku impulsu.
3. Běžné metody řízení šířky impulzů
a. Změna pracovního režimu laseru: pracovní režim laseru přímo ovlivňuje šířku jeho pulzu. Šířku pulzu lze řídit úpravou následujících parametrů: frekvence a intenzity čerpacího zdroje, vstupní energie čerpacího zdroje a stupeň inverze populace částic v zesilovacím médiu; Odrazivost výstupní čočky mění účinnost zpětné vazby v rezonátoru, a tím ovlivňuje proces tvorby pulzu.
b. Řízení tvaru pulzu: nepřímo upravte šířku pulzu změnou tvaru laserového pulzu.
c. Modulace proudu: Změnou výstupního proudu napájecího zdroje se reguluje rozložení energetických hladin elektronů v laserovém médiu a následnou změnou šířky pulzu. Tato metoda má rychlou odezvu a je vhodná pro aplikace, které vyžadují rychlé nastavení.
d. Modulace přepínání: ovládáním přepínacího stavu laseru pro nastavení šířky pulzu.
e. Regulace teploty: změny teploty ovlivní strukturu energetických hladin elektronů laseru, a tím nepřímo ovlivní šířku pulzu.
f. Používejte modulační technologii: Modulační technologie je účinným prostředkem pro přesné řízení šířky impulzu.
Laserová modulaceTechnologie je technologie, která využívá laser jako nosič a nahrává do něj informace. Podle vztahu k laseru ji lze rozdělit na vnitřní modulaci a vnější modulaci. Vnitřní modulace označuje modulační režim, ve kterém je modulovaný signál načítán v procesu laserového kmitání, aby se změnily parametry laserového kmitání a tím se změnily výstupní charakteristiky laseru. Externí modulace označuje modulační režim, ve kterém je modulační signál přidán po vytvoření laseru a výstupní vlastnosti laseru se mění bez změny parametrů kmitání laseru.
Modulační technologii lze také klasifikovat podle forem modulace nosné, včetně analogové modulace, pulzní modulace, digitální modulace (pulzně kódová modulace); podle modulačních parametrů se dělí na modulaci intenzity a fázovou modulaci.
Modulátor intenzityŠířka pulzu je řízena úpravou změny intenzity laserového světla.
Fázový modulátorŠířka pulzu se nastavuje změnou fáze světelné vlny.
Fázově synchronizovaný zesilovač: Díky fázově synchronizované modulaci zesilovače lze přesně nastavit šířku laserového impulsu.
Čas zveřejnění: 24. března 2025