Кіраванне частатой імпульсаўтэхналогія кіравання лазернымі імпульсамі
1. Паняцце частаты імпульсаў, частата лазерных імпульсаў (частата паўтарэння імпульсаў) адносіцца да колькасці лазерных імпульсаў, якія выпраменьваюцца за адзінку часу, звычайна ў герцах (Гц). Высокачастотныя імпульсы падыходзяць для задач з высокай частатой паўтарэння, а нізкачастотныя імпульсы падыходзяць для задач з адзінкавымі імпульсамі высокай энергіі.
2. Суадносіны паміж магутнасцю, шырынёй імпульсу і частатой Перад тым, як кіраваць частатой лазера, неабходна спачатку растлумачыць суадносіны паміж магутнасцю, шырынёй імпульсу і частатой. Існуе складанае ўзаемадзеянне паміж магутнасцю лазера, частатой і шырынёй імпульсу, і рэгуляванне аднаго з параметраў звычайна патрабуе ўліку двух іншых параметраў для аптымізацыі эфекту прымянення.
3. Распаўсюджаныя метады кіравання частатой імпульсаў
а. Рэжым знешняга кіравання загружае частотны сігнал па-за крыніцай харчавання і рэгулюе частату лазерных імпульсаў, кантралюючы частату і каэфіцыент запаўнення сігналу нагрузкі. Гэта дазваляе сінхранізаваць выхадны імпульс з сігналам нагрузкі, што робіць яго прыдатным для прымянення, якія патрабуюць дакладнага кіравання.
b. Рэжым унутранага кіравання Сігнал кіравання частатой убудаваны ў блок харчавання прывада, без дадатковага ўваходнага знешняга сігналу. Карыстальнікі могуць выбіраць паміж фіксаванай убудаванай частатой або рэгуляванай унутранай частатой кіравання для большай гнуткасці.
c. Рэгуляванне даўжыні рэзанатара абоэлектрааптычны мадулятарЧастотныя характарыстыкі лазера можна змяняць, рэгулюючы даўжыню рэзанатара або выкарыстоўваючы электрааптычны мадулятар. Гэты метад рэгулявання высокай частаты часта выкарыстоўваецца ў прымяненнях, якія патрабуюць больш высокай сярэдняй магутнасці і меншай працягласці імпульсу, такіх як лазерная мікраапрацоўка і медыцынская візуалізацыя.
d. Акустааптычны модулятар(AOM-мадулятар) з'яўляецца важным інструментам для кіравання частатой імпульсаў у тэхналогіі лазернага імпульснага кіравання.Мадулятар AOMвыкарыстоўвае акустааптычны эфект (гэта значыць, механічны вагальны ціск гукавой хвалі змяняе паказчык праламлення) для мадуляцыі і кіравання лазерным праменем.
4. Тэхналогія ўнутрырэзанаторнай мадуляцыі: у параўнанні з знешняй мадуляцыяй, ўнутрырэзанаторная мадуляцыя можа больш эфектыўна генераваць высокую энергію і пікавую магутнасць.імпульсны лазерНіжэй прыведзены чатыры распаўсюджаныя метады ўнутрырэзанатарнай мадуляцыі:
а. Пераключэнне ўзмацнення шляхам хуткай мадуляцыі крыніцы накачкі, інверсія колькасці часціц асяроддзя ўзмацнення і каэфіцыент узмацнення хутка ўсталёўваюцца, перавышаючы хуткасць стымуляванага выпраменьвання, што прыводзіць да рэзкага павелічэння колькасці фатонаў у рэзанатары і генерацыі кароткаімпульснага лазера. Гэты метад асабліва распаўсюджаны ў паўправадніковых лазерах, якія могуць генераваць імпульсы ад нанасекунд да дзясяткаў пікасекунд, з частатой паўтарэння ў некалькі гігагерц, і шырока выкарыстоўваецца ў галіне аптычнай сувязі з высокай хуткасцю перадачы дадзеных.
Q-пераключальнік (Q-пераключэнне) Q-пераключальнікі падаўляе аптычную зваротную сувязь, уводзячы вялікія страты ў рэзанатар лазера, што дазваляе працэсу накачкі выклікаць змяненне папуляцыі часціц далёка за парог, назапашваючы вялікую колькасць энергіі. Пасля гэтага страты ў рэзанатары хутка памяншаюцца (гэта значыць, значэнне Q рэзанатара павялічваецца), і аптычная зваротная сувязь зноў уключаецца, так што назапашаная энергія вызваляецца ў выглядзе ультракароткіх імпульсаў высокай інтэнсіўнасці.
c. Сігналізацыя мод генеруе ультракароткія імпульсы пікасекунднага або нават фемтасекунднага ўзроўню, кантралюючы фазавыя суадносіны паміж рознымі падоўжнымі модамі ў рэзанатары лазера. Тэхналогія сінхранізацыі мод падзяляецца на пасіўную і актыўную сінхранізацыі мод.
г. Скідванне рэзанатара. Шляхам назапашвання энергіі ў фатонах рэзанатара з выкарыстаннем люстэрка рэзанатара з нізкімі стратамі для эфектыўнага звязвання фатонаў, падтрымліваючы стан з нізкімі стратамі ў рэзанатары на працягу пэўнага перыяду часу. Пасля аднаго цыклу паўтарэння моцны імпульс «скідаецца» з рэзанатара шляхам хуткага пераключэння ўнутранага элемента рэзанатара, напрыклад, акустааптычнага мадулятара або электрааптычнага затвора, і выпраменьваецца кароткі імпульс лазера. У параўнанні з Q-пераключэннем, апаражненне рэзанатара можа падтрымліваць шырыню імпульсу ў некалькі нанасекунд пры высокіх частатах паўтарэння (напрыклад, некалькі мегагерц) і дазваляе атрымліваць больш высокія энергіі імпульсаў, асабліва для прымянення, якія патрабуюць высокай частаты паўтарэння і кароткіх імпульсаў. У спалучэнні з іншымі метадамі генерацыі імпульсаў энергію імпульсу можна яшчэ больш палепшыць.
Імпульснае кіраваннелазер— гэта складаны і важны працэс, які ўключае ў сябе кіраванне шырынёй імпульсу, кіраванне частатой імпульсаў і мноства метадаў мадуляцыі. Дзякуючы разумнаму выбару і прымяненню гэтых метадаў, прадукцыйнасць лазера можна дакладна рэгуляваць у адпаведнасці з патрэбамі розных сцэнарыяў прымянення. У будучыні, з пастаянным з'яўленнем новых матэрыялаў і новых тэхналогій, тэхналогія кіравання імпульсамі лазераў прывядзе да новых прарываў і будзе спрыяць развіццю...лазерная тэхналогіяу напрамку большай дакладнасці і больш шырокага прымянення.
Час публікацыі: 25 сакавіка 2025 г.