Pulssinleveyden säätölaserpulssin ohjausteknologia
Laserin pulssiohjaus on yksi keskeisistä tekijöistälasertekniikka, mikä vaikuttaa suoraan laserin suorituskykyyn ja sovellusvaikutukseen. Tässä artikkelissa selvitetään systemaattisesti pulssinleveyden säätö, pulssin taajuuden säätö ja niihin liittyvä modulointitekniikka ja pyritään olemaan ammattimainen, kattava ja looginen.
1. Pulssinleveyden käsite
Laserin pulssinleveys viittaa laserpulssin kestoon, joka on keskeinen parametri kuvaamaan laserin lähtötehon aikaominaisuuksia. Erittäin lyhyiden pulssien lasereissa (kuten nanosekunti-, pikosekunti- ja femtosekuntilasereissa) mitä lyhyempi pulssinleveys, sitä suurempi huipputeho ja sitä pienempi lämpövaikutus, mikä soveltuu tarkkuuskoneistukseen tai tieteelliseen tutkimukseen.
2. Laserpulssin leveyteen vaikuttavat tekijät Laserpulssin leveyteen vaikuttavat useat tekijät, pääasiassa seuraavat:
a. Vahvistusväliaineen ominaisuudet. Erilaisilla vahvistusväliaineilla on ainutlaatuinen energiatasorakenne ja fluoresenssin elinikä, jotka vaikuttavat suoraan laserpulssin syntymiseen ja pulssinleveyteen. Esimerkiksi kiinteän olomuodon laserit, Nd:YAG-kiteet ja Ti:safiirikiteet ovat yleisiä kiinteän olomuodon lasereita. Kaasulaserit, kuten hiilidioksidilaserit (CO₂) ja helium-neonlaserit (HeNe), tuottavat yleensä suhteellisen pitkiä pulsseja molekyylirakenteensa ja viritystilaominaisuuksiensa vuoksi; puolijohdelaserit voivat kantoaallon rekombinaatioaikaa säätelemällä saavuttaa pulssinleveyksiä nanosekunneista pikosekunteihin.
Laserontelon suunnittelulla on merkittävä vaikutus pulssinleveyteen, mukaan lukien: ontelon pituus, laserontelon pituus määrää ajan, joka tarvitaan valon kulkemiseen ontelossa kerran ja uudelleen, pidempi ontelo johtaa pidempään pulssinleveyteen, kun taas lyhyempi ontelo edistää erittäin lyhyiden pulssien syntymistä; Heijastavuus: Korkean heijastavuuden omaava heijastin voi lisätä ontelon fotonitiheyttä, mikä parantaa vahvistusvaikutusta, mutta liian korkea heijastavuus voi lisätä ontelon häviötä ja vaikuttaa pulssinleveyden vakauteen; Vahvistusväliaineen sijainti ja vahvistusväliaineen sijainti ontelossa vaikuttavat myös fotonin ja vahvistusväliaineen väliseen vuorovaikutusaikaan ja siten pulssinleveyteen.
C. Q-kytkentätekniikka ja moodilukitustekniikka ovat kaksi tärkeää keinoa toteuttaa pulssilaserin lähtöteho ja pulssinleveyden säätö.
d. Pumppulähde ja pumpun tila Pumppulähteen tehovakaus ja pumpun tilan valinta vaikuttavat myös merkittävästi pulssinleveyteen.
3. Yleiset pulssinleveyden säätömenetelmät
a. Muuta laserin toimintatilaa: laserin toimintatila vaikuttaa suoraan sen pulssinleveyteen. Pulssinleveyttä voidaan säätää säätämällä seuraavia parametreja: pumppauslähteen taajuus ja intensiteetti, pumppauslähteen energiansyöttö ja hiukkaspopulaation inversioaste vahvistusväliaineessa; Lähtölinssin heijastavuus muuttaa resonaattorin takaisinkytkentätehokkuutta ja siten vaikuttaa pulssinmuodostusprosessiin.
b. Pulssin muodon säätö: pulssin leveyttä säädetään epäsuorasti muuttamalla laserpulssin muotoa.
c. Virran modulointi: Muuttamalla virtalähteen lähtövirtaa voidaan säätää elektronisten energiatasojen jakautumista laserväliaineessa ja sitten muuttaa pulssinleveyttä. Tällä menetelmällä on nopea vasteaika ja se soveltuu sovellustilanteisiin, jotka vaativat nopeaa säätöä.
d. Kytkimen modulointi: laserin kytkentätilaa ohjataan pulssinleveyden säätämiseksi.
e. Lämpötilan säätö: lämpötilan muutokset vaikuttavat laserin elektronienergiatason rakenteeseen ja siten epäsuorasti pulssin leveyteen.
f. Käytä modulaatiotekniikkaa: Modulaatiotekniikka on tehokas tapa säätää pulssinleveyttä tarkasti.
LasermodulaatioTeknologia on tekniikka, joka käyttää laseria tiedonkantajana ja lataa siihen tietoa. Laser-suhteen mukaan se voidaan jakaa sisäiseen modulaatioon ja ulkoiseen modulaatioon. Sisäinen modulaatio viittaa modulaatiotilaan, jossa moduloitu signaali ladataan laserin oskillaatioprosessissa laserin oskillaatioparametrien muuttamiseksi ja siten laserin lähtöominaisuuksien muuttamiseksi. Ulkoinen modulaatio viittaa modulaatiotilaan, jossa modulaatiosignaali lisätään laserin muodostamisen jälkeen ja lähtölaserin ominaisuuksia muutetaan muuttamatta laserin oskillaatioparametreja.
Modulaatiotekniikka voidaan luokitella myös kantoaallon modulaatiomuotojen mukaan, mukaan lukien analoginen modulaatio, pulssimodulaatio, digitaalinen modulaatio (pulssikoodimodulaatio); Modulaatioparametrien mukaan se jaetaan intensiteettimodulaatioon ja vaihemodulaatioon.
IntensiteettimodulaattoriPulssin leveyttä säädetään säätämällä laservalon voimakkuuden muutosta.
VaihemodulaattoriPulssinleveyttä säädetään muuttamalla valoaallon vaihetta.
Vaihelukittu vahvistin: Vaihelukitun vahvistimen moduloinnin avulla laserpulssin leveyttä voidaan säätää tarkasti.
Julkaisun aika: 24.3.2025