Кіраванне шырынёй імпульсулазернае імпульснае кіраваннетэхналогіі
Імпульснае кіраванне лазерам з'яўляецца адным з ключавых звёнаў улазерная тэхналогія, што непасрэдна ўплывае на прадукцыйнасць і эфект прымянення лазера. У гэтым артыкуле сістэматычна разгледжаны кіраванне шырынёй імпульсу, кіраванне частатой імпульсаў і звязаная з ім тэхналогія мадуляцыі, і будзе зроблена на прафесійным, поўным і лагічным узроўні.
1. Паняцце шырыні імпульсу
Шырыня імпульсу лазера адносіцца да працягласці лазернага імпульсу, які з'яўляецца ключавым параметрам для апісання часовых характарыстык лазернага выпраменьвання. Для лазераў з ультракароткімі імпульсамі (напрыклад, нанасекундных, пікасекундных і фемтасекундных лазераў) чым карацейшая шырыня імпульсу, тым вышэйшая пікавая магутнасць і меншы цеплавы эфект, што падыходзіць для дакладнай апрацоўкі або навуковых даследаванняў.
2. Фактары, якія ўплываюць на шырыню лазернага імпульсу На шырыню лазернага імпульсу ўплывае мноства фактараў, у асноўным наступныя:
а. Характарыстыкі асяроддзя ўзмацнення. Розныя тыпы асяроддзяў узмацнення маюць унікальную структуру энергетычных узроўняў і час жыцця флуарэсцэнцыі, якія непасрэдна ўплываюць на генерацыю і шырыню імпульсу лазернага імпульсу. Напрыклад, цвёрдацельныя лазеры, крышталі Nd:YAG і крышталі Ti:Sapphire з'яўляюцца распаўсюджанымі асяроддзямі для цвёрдацельных лазераў. Газавыя лазеры, такія як вуглякіслыя (CO₂) лазеры і гелій-неонавыя (HeNe) лазеры, звычайна генеруюць адносна доўгія імпульсы дзякуючы сваёй малекулярнай структуры і ўласцівасцям узбуджанага стану; Паўправадніковыя лазеры, кантралюючы час рэкамбінацыі носьбітаў, могуць дасягаць шырыні імпульсу ад нанасекунд да пікасекунд.
Канструкцыя лазернага рэзанатара аказвае значны ўплыў на шырыню імпульсу, у тым ліку: даўжыня рэзанатара, даўжыня лазернага рэзанатара вызначае час, неабходны святлу для паўторнага праходжання праз рэзанатар, больш доўгі рэзанатар прывядзе да большай шырыні імпульсу, у той час як карацейшы рэзанатар спрыяе генерацыі ультракароткіх імпульсаў; Адбівальная здольнасць: адбівальнік з высокай адбівальнай здольнасцю можа павялічыць шчыльнасць фатонаў у рэзанатары, тым самым паляпшаючы эфект узмацнення, але занадта высокая адбівальная здольнасць можа павялічыць страты ў рэзанатары і паўплываць на стабільнасць шырыні імпульсу; Размяшчэнне асяроддзя ўзмацнення і становішча асяроддзя ўзмацнення ў рэзанатары таксама паўплываюць на час узаемадзеяння паміж фатонам і асяроддзем узмацнення, а затым уплываюць на шырыню імпульсу.
c. Тэхналогія Q-пераключэння і тэхналогія блакіроўкі рэжымаў з'яўляюцца двума важнымі сродкамі рэалізацыі імпульснага лазернага выпраменьвання і рэгулявання шырыні імпульсу.
г. Крыніца накачкі і рэжым накачкі Стабільнасць магутнасці крыніцы накачкі і выбар рэжыму накачкі таксама аказваюць істотны ўплыў на шырыню імпульсу.
3. Распаўсюджаныя метады кіравання шырынёй імпульсаў
а. Змена рэжыму працы лазера: рэжым працы лазера непасрэдна ўплывае на шырыню яго імпульсу. Шырынёй імпульсу можна кіраваць, рэгулюючы наступныя параметры: частату і інтэнсіўнасць крыніцы накачкі, энергію, якая падаецца накачкай, і ступень інверсіі папуляцыі часціц у асяроддзі ўзмацнення; адбівальная здольнасць выходнай лінзы змяняе эфектыўнасць зваротнай сувязі ў рэзанатары, тым самым уплываючы на працэс фарміравання імпульсу.
б. Кіраванне формай імпульсу: ускосна рэгулюйце шырыню імпульсу, змяняючы форму лазернага імпульсу.
c. Мадуляцыя току: шляхам змены выходнага току крыніцы харчавання рэгулюецца размеркаванне ўзроўняў электроннай энергіі ў лазерным асяроддзі, а затым змяняецца шырыня імпульсу. Гэты метад мае высокую хуткасць водгуку і падыходзіць для сцэнарыяў прымянення, якія патрабуюць хуткай рэгулявання.
г. Мадуляцыя пераключэння: шляхам кіравання станам пераключэння лазера для рэгулявання шырыні імпульсу.
е. Кантроль тэмпературы: змены тэмпературы ўплываюць на структуру энергетычных узроўняў электронаў лазера, тым самым ускосна ўплываючы на шырыню імпульсу.
f. Выкарыстоўвайце тэхналогію мадуляцыі: тэхналогія мадуляцыі з'яўляецца эфектыўным сродкам дакладнага кіравання шырынёй імпульсу.
Лазерная мадуляцыяТэхналогія — гэта тэхналогія, якая выкарыстоўвае лазер у якасці носьбіта і загружае на яго інфармацыю. У залежнасці ад сувязі з лазерам, мадуляцыю можна падзяліць на ўнутраную і знешнюю. Унутраная мадуляцыя адносіцца да рэжыму мадуляцыі, у якім мадуляваны сігнал загружаецца ў працэс лазерных ваганняў для змены параметраў лазерных ваганняў і, такім чынам, змены выходных характарыстык лазера. Знешняя мадуляцыя адносіцца да рэжыму мадуляцыі, у якім сігнал мадуляцыі дадаецца пасля фарміравання лазера, і выходныя ўласцівасці лазера змяняюцца без змены параметраў ваганняў лазера.
Тэхналогію мадуляцыі таксама можна класіфікаваць па формах мадуляцыі носьбітаў, у тым ліку аналагавую мадуляцыю, імпульсную мадуляцыю, лічбавую мадуляцыю (імпульсна-кодовую мадуляцыю); па параметрах мадуляцыі яна падзяляецца на мадуляцыю інтэнсіўнасці і фазавую мадуляцыю.
Мадулятар інтэнсіўнасціШырыня імпульсу рэгулюецца шляхам змены інтэнсіўнасці лазернага выпраменьвання.
Фазавы мадулятарШырыня імпульсу рэгулюецца шляхам змены фазы светлавой хвалі.
Фазападладжаны ўзмацняльнік: Дзякуючы мадуляцыі фазападладжанага ўзмацняльніка, шырыню лазернага імпульсу можна дакладна рэгуляваць.
Час публікацыі: 24 сакавіка 2025 г.