Έλεγχος πλάτους παλμούέλεγχος παλμών λέιζερτεχνολογία
Ο έλεγχος παλμών του λέιζερ είναι ένας από τους βασικούς κρίκουςτεχνολογία λέιζερ, η οποία επηρεάζει άμεσα την απόδοση και το αποτέλεσμα εφαρμογής του λέιζερ. Αυτή η εργασία θα αναλύσει συστηματικά τον έλεγχο του πλάτους παλμού, τον έλεγχο της συχνότητας παλμού και τη σχετική τεχνολογία διαμόρφωσης, και θα προσπαθήσει να είναι επαγγελματική, περιεκτική και λογική.
1. Έννοια του πλάτους παλμού
Το πλάτος παλμού του λέιζερ αναφέρεται στη διάρκεια του παλμού λέιζερ, η οποία είναι μια βασική παράμετρος για την περιγραφή των χρονικών χαρακτηριστικών της εξόδου του λέιζερ. Για τα λέιζερ εξαιρετικά βραχέων παλμών (όπως τα λέιζερ νανοδευτερολέπτων, πικοδευτερολέπτων και φεμτοδευτερολέπτων), όσο μικρότερο είναι το πλάτος παλμού, τόσο υψηλότερη είναι η μέγιστη ισχύς και τόσο μικρότερο είναι το θερμικό φαινόμενο, το οποίο είναι κατάλληλο για κατεργασία ακριβείας ή επιστημονική έρευνα.
2. Παράγοντες που επηρεάζουν το πλάτος παλμού λέιζερ Το πλάτος παλμού του λέιζερ επηρεάζεται από μια ποικιλία παραγόντων, συμπεριλαμβανομένων κυρίως των ακόλουθων πτυχών:
α. Χαρακτηριστικά του μέσου κέρδους. Διαφορετικοί τύποι μέσων κέρδους έχουν μοναδική δομή ενεργειακού επιπέδου και διάρκεια ζωής φθορισμού, τα οποία επηρεάζουν άμεσα την παραγωγή και το πλάτος παλμού του παλμού λέιζερ. Για παράδειγμα, τα λέιζερ στερεάς κατάστασης, οι κρύσταλλοι Nd:YAG και οι κρύσταλλοι Ti:Sapphire είναι συνηθισμένα μέσα λέιζερ στερεάς κατάστασης. Τα λέιζερ αερίου, όπως τα λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα (CO₂) και τα λέιζερ ηλίου-νέονος (HeNe), συνήθως παράγουν σχετικά μεγάλους παλμούς λόγω της μοριακής τους δομής και των ιδιοτήτων διεγερμένης κατάστασης. Τα λέιζερ ημιαγωγών, ελέγχοντας τον χρόνο ανασυνδυασμού φορέων, μπορούν να επιτύχουν πλάτη παλμού που κυμαίνονται από νανοδευτερόλεπτα έως πικοδευτερόλεπτα.
Ο σχεδιασμός της κοιλότητας λέιζερ έχει σημαντικό αντίκτυπο στο πλάτος του παλμού, όπως: το μήκος της κοιλότητας. Το μήκος της κοιλότητας λέιζερ καθορίζει τον χρόνο που απαιτείται για να ταξιδέψει το φως ξανά και ξανά στην κοιλότητα. Μια μεγαλύτερη κοιλότητα θα οδηγήσει σε μεγαλύτερο πλάτος παλμού, ενώ μια μικρότερη κοιλότητα ευνοεί τη δημιουργία εξαιρετικά βραχέων παλμών. Ανάκλαση: Ένας ανακλαστήρας με υψηλή ανακλαστικότητα μπορεί να αυξήσει την πυκνότητα φωτονίων στην κοιλότητα, βελτιώνοντας έτσι το φαινόμενο κέρδους, αλλά η πολύ υψηλή ανακλαστικότητα μπορεί να αυξήσει την απώλεια στην κοιλότητα και να επηρεάσει τη σταθερότητα του πλάτους παλμού. Η θέση του μέσου κέρδους και η θέση του μέσου κέρδους στην κοιλότητα θα επηρεάσουν επίσης τον χρόνο αλληλεπίδρασης μεταξύ του φωτονίου και του μέσου κέρδους και στη συνέχεια θα επηρεάσουν το πλάτος του παλμού.
γ. Η τεχνολογία Q-switching και η τεχνολογία κλειδώματος λειτουργίας είναι δύο σημαντικά μέσα για την επίτευξη εξόδου παλμικού λέιζερ και ρύθμισης του πλάτους παλμού.
δ. Πηγή αντλίας και λειτουργία αντλίας Η σταθερότητα ισχύος της πηγής αντλίας και η επιλογή της λειτουργίας αντλίας έχουν επίσης σημαντικό αντίκτυπο στο πλάτος παλμού.
3. Κοινές μέθοδοι ελέγχου πλάτους παλμού
α. Αλλαγή της λειτουργίας του λέιζερ: η λειτουργία του λέιζερ θα επηρεάσει άμεσα το πλάτος παλμού του. Το πλάτος παλμού μπορεί να ελεγχθεί ρυθμίζοντας τις ακόλουθες παραμέτρους: τη συχνότητα και την ένταση της πηγής αντλίας, την εισερχόμενη ενέργεια της πηγής αντλίας και τον βαθμό αντιστροφής του πληθυσμού των σωματιδίων στο μέσο κέρδους. Η ανακλαστικότητα του φακού εξόδου αλλάζει την απόδοση ανάδρασης στον συντονιστή, επηρεάζοντας έτσι τη διαδικασία σχηματισμού παλμών.
β. Έλεγχος σχήματος παλμού: ρυθμίστε έμμεσα το πλάτος παλμού αλλάζοντας το σχήμα του παλμού λέιζερ.
γ. Διαμόρφωση ρεύματος: Αλλάζοντας το ρεύμα εξόδου της τροφοδοσίας για τη ρύθμιση της κατανομής των ηλεκτρονικών επιπέδων ενέργειας στο μέσο λέιζερ και, στη συνέχεια, αλλάζοντας το πλάτος του παλμού. Αυτή η μέθοδος έχει γρήγορη ταχύτητα απόκρισης και είναι κατάλληλη για σενάρια εφαρμογών που απαιτούν γρήγορη προσαρμογή.
δ. Διαμόρφωση διακόπτη: ελέγχοντας την κατάσταση μεταγωγής του λέιζερ για να ρυθμίσετε το πλάτος παλμού.
ε. Έλεγχος θερμοκρασίας: οι αλλαγές θερμοκρασίας θα επηρεάσουν τη δομή της ενεργειακής στάθμης ηλεκτρονίων του λέιζερ, επηρεάζοντας έτσι έμμεσα το πλάτος του παλμού.
στ. Χρήση τεχνολογίας διαμόρφωσης: Η τεχνολογία διαμόρφωσης είναι ένα αποτελεσματικό μέσο για τον ακριβή έλεγχο του πλάτους του παλμού.
Διαμόρφωση λέιζερΗ τεχνολογία είναι μια τεχνολογία που χρησιμοποιεί το λέιζερ ως φορέα και φορτώνει πληροφορίες σε αυτό. Ανάλογα με τη σχέση με το λέιζερ, μπορεί να χωριστεί σε εσωτερική διαμόρφωση και εξωτερική διαμόρφωση. Η εσωτερική διαμόρφωση αναφέρεται στη λειτουργία διαμόρφωσης στην οποία το διαμορφωμένο σήμα φορτώνεται στη διαδικασία ταλάντωσης λέιζερ για να αλλάξει τις παραμέτρους ταλάντωσης λέιζερ και έτσι να αλλάξει τα χαρακτηριστικά εξόδου του λέιζερ. Η εξωτερική διαμόρφωση αναφέρεται στη λειτουργία διαμόρφωσης στην οποία το σήμα διαμόρφωσης προστίθεται μετά τον σχηματισμό του λέιζερ και οι ιδιότητες εξόδου του λέιζερ αλλάζουν χωρίς να αλλάξουν οι παράμετροι ταλάντωσης του λέιζερ.
Η τεχνολογία διαμόρφωσης μπορεί επίσης να ταξινομηθεί σύμφωνα με τις μορφές διαμόρφωσης φορέα, συμπεριλαμβανομένης της αναλογικής διαμόρφωσης, της διαμόρφωσης παλμών, της ψηφιακής διαμόρφωσης (διαμόρφωση παλμικού κώδικα). Σύμφωνα με τις παραμέτρους διαμόρφωσης, χωρίζεται σε διαμόρφωση έντασης και διαμόρφωση φάσης.
Διαμορφωτής έντασηςΤο πλάτος παλμού ελέγχεται ρυθμίζοντας την αλλαγή στην ένταση του φωτός λέιζερ.
Διαμορφωτής φάσηςΤο πλάτος του παλμού ρυθμίζεται αλλάζοντας τη φάση του φωτεινού κύματος.
Ενισχυτής με κλειδωμένη φάση: Μέσω της διαμόρφωσης του ενισχυτή με κλειδωμένη φάση, το πλάτος παλμού λέιζερ μπορεί να ρυθμιστεί με ακρίβεια.
Ώρα δημοσίευσης: 24 Μαρτίου 2025