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

Controle de frequência de pulso detecnologia de controle de pulso laser

1. O conceito de frequência de pulso, ou taxa de repetição de pulsos de laser, 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 que exigem alta energia em pulsos únicos.

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 a potência do laser, a frequência e a largura de pulso, e o ajuste de um desses parâmetros geralmente exige a consideração dos outros dois 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 está integrado à fonte de alimentação do inversor, sem necessidade de entrada de sinal externo adicional. Os usuários podem escolher entre uma frequência fixa integrada ou uma frequência de controle interna ajustável para maior flexibilidade.

c. Ajustar o comprimento do ressonador oumodulador eletro-ópticoAs características de frequência do laser podem ser alteradas ajustando-se o comprimento do ressonador ou utilizando um modulador eletro-óptico. Esse método de regulação de alta frequência é frequentemente usado em aplicações que exigem maior potência média e pulsos de menor duração, como microusinagem a laser e imagens médicas.

d. Modulador acusto-ópticoO modulador AOM (modulador acústico-óptico) é uma ferramenta importante para o controle da frequência de pulsos na tecnologia de controle de pulsos de laser.Modulador AOMUtiliza o efeito acusto-óptico (isto é, a pressão da oscilação mecânica da onda sonora altera o índice de refração) para modular e controlar o feixe de laser.

4. A tecnologia de modulação intracavitária, em comparação com a modulação externa, pode gerar energia de alta potência e potência de pico de forma mais eficiente.laser pulsadoA seguir, apresentamos quatro técnicas comuns de modulação intracavitária:

a. A comutação de ganho, por meio da modulação rápida da fonte de bombeamento, estabelece rapidamente a inversão do número de partículas no meio de ganho e o coeficiente de ganho, excedendo a taxa de radiação estimulada. Isso resulta em um aumento acentuado de fótons na cavidade e na geração de laser de pulso curto. Esse 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 na área de comunicações ópticas com altas taxas de transmissão de dados.

A comutação Q (ou chaveamento Q) suprime o feedback óptico introduzindo altas perdas na cavidade do laser, permitindo que o processo de bombeamento produza uma inversão da população de partículas muito além do limiar, armazenando uma grande quantidade de energia. Posteriormente, a perda na cavidade é rapidamente reduzida (ou seja, o valor Q da cavidade aumenta) 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 modos gera pulsos ultracurtos, da ordem de picossegundos ou até mesmo femtosegundos, controlando a relação de fase entre diferentes modos longitudinais na cavidade do laser. A tecnologia de bloqueio de modos divide-se em bloqueio de modos passivo e bloqueio de modos ativo.

d. Esvaziamento da Cavidade: Ao armazenar energia nos fótons dentro do ressonador, utiliza-se um espelho de cavidade de baixa perda para efetivamente confinar os fótons, mantendo um estado de baixa perda na cavidade por um período de tempo. Após um ciclo completo, o pulso intenso é "descartado" da cavidade através da rápida comutação de um elemento interno da cavidade, como um modulador acusto-óptico ou um obturador eletro-óptico, emitindo um laser de pulso curto. Comparado ao chaveamento Q, o esvaziamento da cavidade permite manter uma largura de pulso de alguns nanossegundos em altas taxas de repetição (como alguns megahertz) e possibilita energias de pulso mais elevadas, especialmente para aplicações que requerem altas taxas de repetição e pulsos curtos. Combinado com outras técnicas de geração de pulsos, a energia do pulso pode ser ainda mais aprimorada.

Controle de pulso delaserÉ um processo complexo e importante, que envolve o controle da largura do pulso, o controle da frequência do pulso e diversas técnicas de modulação. Através da seleção e aplicação criteriosa 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 pulsos de lasers alcançará novos avanços e impulsionará o desenvolvimento de...tecnologia laservisando maior precisão e aplicação mais ampla.