Control de frecuencia de pulso de la tecnología de control de pulso láser

Control de frecuencia de pulso detecnología de control de pulso láser

1. El concepto de frecuencia de pulso, o tasa de repetición de pulsos láser, se refiere al número de pulsos láser emitidos por unidad de tiempo, generalmente en hercios (Hz). Los pulsos de alta frecuencia son adecuados para aplicaciones con alta tasa de repetición, mientras que los pulsos de baja frecuencia son adecuados para tareas de pulso único de alta energía.

2. Relación entre potencia, ancho de pulso y frecuencia. Antes de controlar la frecuencia del láser, es necesario explicar la relación entre potencia, ancho de pulso y frecuencia. Existe una interacción compleja entre la potencia, la frecuencia y el ancho de pulso del láser, y ajustar uno de los parámetros suele requerir considerar los otros dos para optimizar el efecto de la aplicación.

3. Métodos comunes de control de frecuencia de pulso

a. El modo de control externo carga la señal de frecuencia fuera de la fuente de alimentación y ajusta la frecuencia del pulso láser controlando la frecuencia y el ciclo de trabajo de la señal de carga. Esto permite sincronizar el pulso de salida con la señal de carga, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren un control preciso.

b. Modo de control interno. La señal de control de frecuencia está integrada en la fuente de alimentación del variador, sin necesidad de entrada de señal externa adicional. Los usuarios pueden elegir entre una frecuencia integrada fija o una frecuencia de control interno ajustable para mayor flexibilidad.

c. Ajuste de la longitud del resonador omodulador electroópticoLas características de frecuencia del láser pueden modificarse ajustando la longitud del resonador o utilizando un modulador electroóptico. Este método de regulación de alta frecuencia se utiliza a menudo en aplicaciones que requieren mayor potencia promedio y anchos de pulso más cortos, como el micromaquinado láser y la imagenología médica.

d. Modulador acústico-óptico(Modulador AOM) es una herramienta importante para el control de frecuencia de pulso de la tecnología de control de pulso láser.Modulador AOMutiliza el efecto acústico-óptico (es decir, la presión de oscilación mecánica de la onda sonora cambia el índice de refracción) para modular y controlar el rayo láser.

4. La tecnología de modulación intracavitaria, en comparación con la modulación externa, puede generar de manera más eficiente alta energía y potencia máxima.láser de pulsoLas siguientes son cuatro técnicas comunes de modulación intracavitaria:

a. Conmutación de ganancia: mediante la modulación rápida de la fuente de bombeo, la inversión del número de partículas y el coeficiente de ganancia del medio de ganancia se establecen rápidamente, superando la tasa de radiación estimulada. Esto resulta en un aumento brusco de fotones en la cavidad y la generación de láseres de pulso corto. Este método es particularmente común en láseres semiconductores, que pueden producir pulsos desde nanosegundos hasta decenas de picosegundos, con una frecuencia de repetición de varios gigahercios, y se utiliza ampliamente en el campo de las comunicaciones ópticas con altas velocidades de transmisión de datos.

Interruptor Q (Q-switching). Los interruptores Q suprimen la retroalimentación óptica introduciendo altas pérdidas en la cavidad láser, lo que permite que el proceso de bombeo produzca una inversión de la población de partículas mucho más allá del umbral, almacenando así una gran cantidad de energía. Posteriormente, la pérdida en la cavidad se reduce rápidamente (es decir, aumenta el valor Q de la cavidad) y se reactiva la retroalimentación óptica, liberando así la energía almacenada en forma de pulsos ultracortos de alta intensidad.

c. El bloqueo de modo genera pulsos ultracortos de picosegundos o incluso femtosegundos mediante el control de la relación de fase entre diferentes modos longitudinales en la cavidad láser. La tecnología de bloqueo de modo se divide en bloqueo de modo pasivo y bloqueo de modo activo.

d. Vaciado de cavidad. Mediante el almacenamiento de energía en los fotones del resonador, se utiliza un espejo de cavidad de baja pérdida para enlazar eficazmente los fotones, manteniendo un estado de baja pérdida en la cavidad durante un período de tiempo. Después de un ciclo de ida y vuelta, el pulso fuerte se "vierte" fuera de la cavidad mediante la conmutación rápida del elemento interno de la cavidad, como un modulador acústico-óptico o un obturador electro-óptico, y se emite un láser de pulso corto. En comparación con la conmutación Q, el vaciado de cavidad puede mantener un ancho de pulso de varios nanosegundos a altas tasas de repetición (como varios megahercios) y permitir energías de pulso más altas, especialmente para aplicaciones que requieren altas tasas de repetición y pulsos cortos. Combinado con otras técnicas de generación de pulsos, la energía del pulso se puede mejorar aún más.

Control de pulso deláserEs un proceso complejo e importante que implica el control del ancho de pulso, el control de la frecuencia de pulso y diversas técnicas de modulación. Mediante la selección y aplicación adecuadas de estos métodos, el rendimiento del láser puede ajustarse con precisión para satisfacer las necesidades de diferentes escenarios de aplicación. En el futuro, con la continua aparición de nuevos materiales y tecnologías, la tecnología de control de pulsos de los láseres generará nuevos avances y promoverá el desarrollo de...tecnología láseren dirección a una mayor precisión y una aplicación más amplia.