Controle de largura de pulso decontrole de pulso de lasertecnologia
O controle de pulso do laser é um dos principais elos datecnologia laser, que afeta diretamente o desempenho e o efeito da aplicação do laser. Este artigo abordará sistematicamente o controle de largura de pulso, o controle de frequência de pulso e a tecnologia de modulação relacionada, buscando ser profissional, abrangente e lógico.
1. Conceito de largura de pulso
A largura de pulso do laser refere-se à duração do pulso, que é um parâmetro-chave para descrever as características temporais da saída do laser. Para lasers de pulso ultracurto (como lasers de nanossegundos, picossegundos e femtossegundos), quanto menor a largura de pulso, maior a potência de pico e menor o efeito térmico, sendo adequado para usinagem de precisão ou pesquisa científica.
2. Fatores que afetam a largura do pulso do laser A largura do pulso do laser é afetada por uma variedade de fatores, incluindo principalmente os seguintes aspectos:
a. Características do meio de ganho. Diferentes tipos de meios de ganho possuem estruturas de nível de energia e tempo de vida de fluorescência únicos, que afetam diretamente a geração e a largura de pulso do laser. Por exemplo, lasers de estado sólido, cristais de Nd:YAG e cristais de Ti:Safira são meios de laser de estado sólido comuns. Lasers a gás, como os de dióxido de carbono (CO₂) e os de hélio-neônio (HeNe), geralmente produzem pulsos relativamente longos devido à sua estrutura molecular e propriedades de estado excitado; lasers semicondutores, ao controlar o tempo de recombinação da portadora, podem atingir larguras de pulso que variam de nanossegundos a picossegundos.
O design da cavidade do laser tem um impacto significativo na largura do pulso, incluindo: o comprimento da cavidade, o comprimento da cavidade do laser determina o tempo necessário para a luz viajar uma vez e novamente na cavidade, uma cavidade mais longa levará a uma largura de pulso maior, enquanto uma cavidade mais curta é propícia à geração de pulsos ultracurtos; Refletância: Um refletor com alta refletância pode aumentar a densidade de fótons na cavidade, melhorando assim o efeito de ganho, mas uma refletância muito alta pode aumentar a perda na cavidade e afetar a estabilidade da largura do pulso; A posição do meio de ganho e a posição do meio de ganho na cavidade também afetarão o tempo de interação entre o fóton e o meio de ganho e, então, afetarão a largura do pulso.
c. A tecnologia de comutação Q e a tecnologia de bloqueio de modo são dois meios importantes para realizar a saída do laser de pulso e a regulação da largura do pulso.
d. Fonte da bomba e modo da bomba A estabilidade de potência da fonte da bomba e a escolha do modo da bomba também têm um impacto importante na largura do pulso.
3. Métodos comuns de controle de largura de pulso
a. Alterar o modo de operação do laser: o modo de operação do laser afetará diretamente sua largura de pulso. A largura de pulso pode ser controlada ajustando os seguintes parâmetros: a frequência e a intensidade da fonte de bombeamento, a energia de entrada da fonte de bombeamento e o grau de inversão da população de partículas no meio de ganho; a refletividade da lente de saída altera a eficiência de feedback no ressonador, afetando assim o processo de formação do pulso.
b. Controle do formato do pulso: ajuste indiretamente a largura do pulso alterando o formato do pulso do laser.
c. Modulação de corrente: Alterando a corrente de saída da fonte de alimentação para regular a distribuição dos níveis de energia eletrônica no meio laser e, em seguida, alterando a largura do pulso. Este método tem uma velocidade de resposta rápida e é adequado para cenários de aplicação que exigem ajustes rápidos.
d. Modulação de comutação: controlando o estado de comutação do laser para ajustar a largura do pulso.
e. Controle de temperatura: mudanças de temperatura afetarão a estrutura do nível de energia dos elétrons do laser, afetando indiretamente a largura do pulso.
f. Use tecnologia de modulação: a tecnologia de modulação é um meio eficaz de controlar com precisão a largura do pulso.
Modulação a laserA tecnologia é uma tecnologia que utiliza o laser como portador e carrega informações nele. De acordo com a relação com o laser, pode ser dividida em modulação interna e modulação externa. Modulação interna refere-se ao modo de modulação no qual o sinal modulado é carregado no processo de oscilação do laser para alterar os parâmetros de oscilação do laser e, assim, alterar as características de saída do laser. Modulação externa refere-se ao modo de modulação no qual o sinal de modulação é adicionado após a formação do laser, e as propriedades do laser de saída são alteradas sem alterar os parâmetros de oscilação do laser.
A tecnologia de modulação também pode ser classificada de acordo com as formas de modulação da portadora, incluindo modulação analógica, modulação de pulso, modulação digital (modulação por código de pulso); De acordo com os parâmetros de modulação, ela é dividida em modulação de intensidade e modulação de fase.
Modulador de intensidade:A largura do pulso é controlada ajustando a mudança da intensidade da luz do laser.
Modulador de fase:A largura do pulso é ajustada alterando a fase da onda de luz.
Amplificador com bloqueio de fase: por meio da modulação do amplificador com bloqueio de fase, a largura do pulso do laser pode ser ajustada com precisão.
Horário da publicação: 24/03/2025