tecnología de control de frecuencia de pulsos láser

control de frecuencia de pulsos detecnología de control de pulsos láser

1. El concepto de frecuencia de pulso, 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 de alta tasa de repetición, mientras que los pulsos de baja frecuencia son adecuados para tareas de alta energía que requieren un solo pulso.

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

3. Métodos comunes de control de la frecuencia de pulsos

a. El modo de control externo introduce 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 entrada. Esto permite sincronizar el pulso de salida con la señal de entrada, lo que lo hace idóneo 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 fija integrada o una frecuencia de control interna ajustable para mayor flexibilidad.

c. Ajustar 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 emplea frecuentemente en aplicaciones que requieren mayor potencia media y pulsos de menor duración, como el micromecanizado láser y la imagen médica.

d. Modulador acustoópticoEl modulador AOM es una herramienta importante para el control de la frecuencia de pulsos en la tecnología de control de pulsos láser.Modulador AOMUtiliza el efecto acustoóptico (es decir, la presión de oscilación mecánica de la onda sonora cambia el índice de refracción) para modular y controlar el haz láser.

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

a. Mediante la modulación rápida de la fuente de bombeo, se logra la inversión del número de partículas del medio de ganancia y el coeficiente de ganancia, superando la tasa de radiación estimulada. Esto produce un marcado aumento de fotones en la cavidad y la generación de pulsos láser cortos. Este método es particularmente común en láseres semiconductores, que pueden producir pulsos desde nanosegundos hasta decenas de picosegundos, con una tasa de repetición de varios gigahercios, y se utiliza ampliamente en el campo de las comunicaciones ópticas con altas tasas de transmisión de datos.

La conmutación Q (o modulación Q) suprime la retroalimentación óptica mediante la introducción de altas pérdidas en la cavidad láser, lo que permite que el proceso de bombeo produzca una inversión de la población de partículas muy superior al umbral, almacenando una gran cantidad de energía. Posteriormente, las pérdidas en la cavidad se reducen rápidamente (es decir, aumenta el factor Q de la cavidad) y se reactiva la retroalimentación óptica, de modo que la energía almacenada se libera en forma de pulsos ultracortos de alta intensidad.

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

d. Descarga de la cavidad: Al almacenar energía en los fotones del resonador, se utiliza un espejo de cavidad de baja pérdida para confinar eficazmente los fotones, manteniendo un estado de baja pérdida en la cavidad durante un tiempo. Tras un ciclo de ida y vuelta, el pulso intenso se descarga de la cavidad mediante la conmutación rápida de un elemento interno, como un modulador acustoóptico o un obturador electroóptico, emitiéndose así un láser de pulso corto. En comparación con la conmutación Q, la descarga de la cavidad permite mantener una duración de pulso de varios nanosegundos a altas tasas de repetición (como varios megahercios) y obtener energías de pulso mayores, especialmente para aplicaciones que requieren altas tasas de repetición y pulsos cortos. Combinada con otras técnicas de generación de pulsos, la energía del pulso puede mejorarse aún más.

Control de pulsos 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 láser experimentará avances significativos e impulsará el desarrollo de...tecnología láseren la dirección de una mayor precisión y una aplicación más amplia.