Controle de frequência de pulso da tecnologia de controle de pulso de laser

Controle de frequência de pulso detecnologia de controle de pulso de laser

1. O conceito de frequência de pulso, taxa de pulso de laser (taxa de repetição de pulso), refere-se ao número de pulsos de laser emitidos por unidade de tempo, geralmente em Hertz (Hz). Pulsos de alta frequência são adequados para aplicações com alta taxa de repetição, enquanto pulsos de baixa frequência são adequados para tarefas com pulso único de alta energia.

2. A relação entre potência, largura de pulso e frequência. Antes de controlar a frequência do laser, é necessário explicar a relação entre potência, largura de pulso e frequência. Existe uma interação complexa entre potência, frequência e largura de pulso do laser, e o ajuste de um dos parâmetros geralmente requer a consideração dos outros dois parâmetros para otimizar o efeito da aplicação.

3. Métodos comuns de controle de frequência de pulso

a. O modo de controle externo carrega o sinal de frequência fora da fonte de alimentação e ajusta a frequência do pulso do laser controlando a frequência e o ciclo de trabalho do sinal de carga. Isso permite que o pulso de saída seja sincronizado com o sinal de carga, tornando-o adequado para aplicações que exigem controle preciso.

b. Modo de controle interno: O sinal de controle de frequência é integrado à fonte de alimentação do inversor, sem entrada de sinal externo adicional. Os usuários podem escolher entre uma frequência interna fixa ou uma frequência de controle interno ajustável para maior flexibilidade.

c. Ajustando o comprimento do ressonador oumodulador eletro-ópticoAs características de frequência do laser podem ser alteradas ajustando o comprimento do ressonador ou utilizando um modulador eletro-óptico. Este método de regulação de alta frequência é frequentemente utilizado em aplicações que exigem maior potência média e larguras de pulso mais curtas, como microusinagem a laser e imagens médicas.

d. Modulador acústico-óptico(Modulador AOM) é uma ferramenta importante para controle de frequência de pulso da tecnologia de controle de pulso de laser.Modulador AOMusa efeito óptico acústico (ou seja, a pressão de oscilação mecânica da onda sonora altera o índice de refração) para modular e controlar o feixe de laser.

4. Tecnologia de modulação intracavitária, comparada com a modulação externa, a modulação intracavitária pode gerar alta energia, pico de potência de forma mais eficientelaser de pulso. A seguir estão quatro técnicas comuns de modulação intracavitária:

a. Comutação de Ganho: através da modulação rápida da fonte de bombeamento, a inversão do número de partículas do meio de ganho e o coeficiente de ganho são rapidamente estabelecidos, excedendo a taxa de radiação estimulada, resultando em um aumento acentuado de fótons na cavidade e na geração de laser de pulso curto. Este método é particularmente comum em lasers semicondutores, que podem produzir pulsos de nanossegundos a dezenas de picossegundos, com uma taxa de repetição de vários gigahertz, e é amplamente utilizado no campo de comunicações ópticas com altas taxas de transmissão de dados.

Q-switching (Q-switching): Q-switches suprimem o feedback óptico introduzindo altas perdas na cavidade do laser, permitindo que o processo de bombeamento produza uma reversão da população de partículas muito além do limite, armazenando uma grande quantidade de energia. Posteriormente, a perda na cavidade é rapidamente reduzida (ou seja, o valor Q da cavidade é aumentado) e o feedback óptico é reativado, de modo que a energia armazenada é liberada na forma de pulsos ultracurtos de alta intensidade.

c. O bloqueio de modo gera pulsos ultracurtos de picossegundos ou até mesmo femtossegundos, controlando a relação de fase entre diferentes modos longitudinais na cavidade do laser. A tecnologia de bloqueio de modo é dividida em bloqueio de modo passivo e bloqueio de modo ativo.

d. Despejo de Cavidade Ao armazenar energia nos fótons no ressonador, usando um espelho de cavidade de baixa perda para efetivamente ligar os fótons, mantendo um estado de baixa perda na cavidade por um período de tempo. Após um ciclo de ida e volta, o pulso forte é "despejado" para fora da cavidade ao alternar rapidamente o elemento interno da cavidade, como um modulador acústico-óptico ou um obturador eletro-óptico, e um laser de pulso curto é emitido. Comparado ao Q-switching, o esvaziamento da cavidade pode manter uma largura de pulso de vários nanossegundos em altas taxas de repetição (como vários megahertz) e permitir energias de pulso mais altas, especialmente para aplicações que exigem altas taxas de repetição e pulsos curtos. Combinado com outras técnicas de geração de pulso, a energia do pulso pode ser ainda mais aprimorada.

Controle de pulso delaserÉ um processo complexo e importante, que envolve controle de largura de pulso, controle de frequência de pulso e diversas técnicas de modulação. Por meio da seleção e aplicação criteriosas desses métodos, o desempenho do laser pode ser ajustado com precisão para atender às necessidades de diferentes cenários de aplicação. No futuro, com o surgimento contínuo de novos materiais e novas tecnologias, a tecnologia de controle de pulso dos lasers inaugurará mais avanços e promoverá o desenvolvimento detecnologia laserna direção de maior precisão e aplicação mais ampla.