Έλεγχος συχνότητας παλμώντεχνολογία ελέγχου παλμών λέιζερ
1. Η έννοια της συχνότητας παλμών, ο ρυθμός παλμών λέιζερ (Pulse Repetition Rate) αναφέρεται στον αριθμό των παλμών λέιζερ που εκπέμπονται ανά μονάδα χρόνου, συνήθως σε Hertz (Hz). Οι παλμοί υψηλής συχνότητας είναι κατάλληλοι για εφαρμογές υψηλού ρυθμού επανάληψης, ενώ οι παλμοί χαμηλής συχνότητας είναι κατάλληλοι για εργασίες υψηλής ενέργειας με έναν παλμό.
2. Η σχέση μεταξύ ισχύος, πλάτους παλμού και συχνότητας Πριν από τον έλεγχο της συχνότητας λέιζερ, πρέπει πρώτα να εξηγηθεί η σχέση μεταξύ ισχύος, πλάτους παλμού και συχνότητας. Υπάρχει μια σύνθετη αλληλεπίδραση μεταξύ ισχύος λέιζερ, συχνότητας και πλάτους παλμού και η ρύθμιση μιας από τις παραμέτρους συνήθως απαιτεί να ληφθούν υπόψη οι άλλες δύο παράμετροι για τη βελτιστοποίηση του αποτελέσματος εφαρμογής.
3. Κοινές μέθοδοι ελέγχου συχνότητας παλμών
α. Η λειτουργία εξωτερικού ελέγχου φορτώνει το σήμα συχνότητας εκτός της τροφοδοσίας και ρυθμίζει τη συχνότητα του παλμού λέιζερ ελέγχοντας τη συχνότητα και τον κύκλο λειτουργίας του σήματος φόρτωσης. Αυτό επιτρέπει τον συγχρονισμό του παλμού εξόδου με το σήμα φορτίου, καθιστώντας το κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν ακριβή έλεγχο.
β. Λειτουργία εσωτερικού ελέγχου Το σήμα ελέγχου συχνότητας είναι ενσωματωμένο στην τροφοδοσία ρεύματος του κινητήρα, χωρίς πρόσθετη εξωτερική είσοδο σήματος. Οι χρήστες μπορούν να επιλέξουν μεταξύ μιας σταθερής ενσωματωμένης συχνότητας ή μιας ρυθμιζόμενης εσωτερικής συχνότητας ελέγχου για μεγαλύτερη ευελιξία.
γ. Ρύθμιση του μήκους του αντηχείου ήηλεκτροοπτικός διαμορφωτήςΤα χαρακτηριστικά συχνότητας του λέιζερ μπορούν να αλλάξουν ρυθμίζοντας το μήκος του συντονιστή ή χρησιμοποιώντας έναν ηλεκτροοπτικό διαμορφωτή. Αυτή η μέθοδος ρύθμισης υψηλής συχνότητας χρησιμοποιείται συχνά σε εφαρμογές που απαιτούν υψηλότερη μέση ισχύ και μικρότερα πλάτη παλμού, όπως η μικρομηχανική με λέιζερ και η ιατρική απεικόνιση.
d. Ακουστοοπτικός διαμορφωτής(AOM Modulator) είναι ένα σημαντικό εργαλείο για τον έλεγχο της συχνότητας παλμών της τεχνολογίας ελέγχου παλμών λέιζερ.Διαμορφωτής AOMχρησιμοποιεί ακουστοοπτικό φαινόμενο (δηλαδή, η μηχανική πίεση ταλάντωσης του ηχητικού κύματος αλλάζει τον δείκτη διάθλασης) για να διαμορφώσει και να ελέγξει τη δέσμη λέιζερ.
4. Η τεχνολογία ενδοκοιλιακής διαμόρφωσης, σε σύγκριση με την εξωτερική διαμόρφωση, η ενδοκοιλιακή διαμόρφωση μπορεί να παράγει πιο αποτελεσματικά υψηλή ενέργεια, μέγιστη ισχύπαλμικό λέιζερΟι ακόλουθες είναι τέσσερις συνήθεις τεχνικές ενδοκοιλιακής διαμόρφωσης:
α. Με την εναλλαγή κέρδους μέσω της ταχείας διαμόρφωσης της πηγής άντλησης, η αντιστροφή του αριθμού των σωματιδίων του μέσου κέρδους και ο συντελεστής κέρδους επιτυγχάνονται ταχέως, υπερβαίνοντας τον ρυθμό διεγερμένης ακτινοβολίας, με αποτέλεσμα την απότομη αύξηση των φωτονίων στην κοιλότητα και τη δημιουργία λέιζερ βραχέων παλμών. Αυτή η μέθοδος είναι ιδιαίτερα συχνή στα λέιζερ ημιαγωγών, τα οποία μπορούν να παράγουν παλμούς από νανοδευτερόλεπτα έως δεκάδες πικοδευτερόλεπτα, με ρυθμό επανάληψης αρκετών γιγαχέρτζ, και χρησιμοποιείται ευρέως στον τομέα των οπτικών επικοινωνιών με υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων.
Διακόπτης Q (Q-switching) Οι διακόπτες Q καταστέλλουν την οπτική ανάδραση εισάγοντας υψηλές απώλειες στην κοιλότητα του λέιζερ, επιτρέποντας στη διαδικασία άντλησης να παράγει μια αντιστροφή του πληθυσμού των σωματιδίων πολύ πέρα από το όριο, αποθηκεύοντας μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Στη συνέχεια, η απώλεια στην κοιλότητα μειώνεται γρήγορα (δηλαδή, η τιμή Q της κοιλότητας αυξάνεται) και η οπτική ανάδραση ενεργοποιείται ξανά, έτσι ώστε η αποθηκευμένη ενέργεια να απελευθερώνεται με τη μορφή εξαιρετικά σύντομων παλμών υψηλής έντασης.
γ. Το κλείδωμα λειτουργίας παράγει εξαιρετικά σύντομους παλμούς επιπέδου πικοδευτερολέπτου ή ακόμη και φεμτοδευτερολέπτου ελέγχοντας τη σχέση φάσης μεταξύ διαφορετικών διαμήκων λειτουργιών στην κοιλότητα του λέιζερ. Η τεχνολογία κλειδώματος λειτουργίας χωρίζεται σε παθητικό κλείδωμα λειτουργίας και ενεργό κλείδωμα λειτουργίας.
δ. Απόρριψη κοιλότητας Αποθηκεύοντας ενέργεια στα φωτόνια στον συντονιστή, χρησιμοποιώντας έναν καθρέφτη κοιλότητας χαμηλής απώλειας για την αποτελεσματική σύνδεση των φωτονίων, διατηρώντας μια κατάσταση χαμηλής απώλειας στην κοιλότητα για ένα χρονικό διάστημα. Μετά από έναν κύκλο επιστροφής, ο ισχυρός παλμός «αποβάλλεται» από την κοιλότητα με γρήγορη εναλλαγή του εσωτερικού στοιχείου της κοιλότητας, όπως ένας ακουστοοπτικός διαμορφωτής ή ένα ηλεκτροοπτικό κλείστρο, και εκπέμπεται ένα λέιζερ βραχείας διάρκειας παλμού. Σε σύγκριση με την Q-switching, η κένωση της κοιλότητας μπορεί να διατηρήσει ένα πλάτος παλμού αρκετών νανοδευτερολέπτων σε υψηλούς ρυθμούς επανάληψης (όπως αρκετά megahertz) και να επιτρέψει υψηλότερες ενέργειες παλμού, ειδικά για εφαρμογές που απαιτούν υψηλούς ρυθμούς επανάληψης και βραχείς παλμούς. Σε συνδυασμό με άλλες τεχνικές δημιουργίας παλμών, η ενέργεια παλμού μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω.
Έλεγχος παλμώνλέιζερείναι μια περίπλοκη και σημαντική διαδικασία, η οποία περιλαμβάνει έλεγχο πλάτους παλμού, έλεγχο συχνότητας παλμού και πολλές τεχνικές διαμόρφωσης. Μέσω της λογικής επιλογής και εφαρμογής αυτών των μεθόδων, η απόδοση του λέιζερ μπορεί να ρυθμιστεί με ακρίβεια ώστε να καλύπτει τις ανάγκες διαφορετικών σεναρίων εφαρμογών. Στο μέλλον, με τη συνεχή εμφάνιση νέων υλικών και νέων τεχνολογιών, η τεχνολογία ελέγχου παλμών των λέιζερ θα οδηγήσει σε περισσότερες ανακαλύψεις και θα προωθήσει την ανάπτυξη...τεχνολογία λέιζερπρος την κατεύθυνση της υψηλότερης ακρίβειας και της ευρύτερης εφαρμογής.
Ώρα δημοσίευσης: 25 Μαρτίου 2025