Control de ancho de pulso decontrol de pulso lásertecnología
El control del pulso del láser es uno de los eslabones clave entecnología láserEsto afecta directamente el rendimiento y la eficacia de la aplicación del láser. Este documento analizará sistemáticamente el control del ancho de pulso, el control de la frecuencia de pulso y la tecnología de modulación relacionada, con un enfoque profesional, exhaustivo y lógico.
1. Concepto de ancho de pulso
El ancho de pulso del láser se refiere a su duración, un parámetro clave para describir las características temporales de la salida láser. En láseres de pulso ultracorto (como los de nanosegundos, picosegundos y femtosegundos), cuanto menor sea el ancho de pulso, mayor será la potencia pico y menor el efecto térmico, lo cual resulta adecuado para el mecanizado de precisión o la investigación científica.
2. Factores que afectan el ancho del pulso láser El ancho del pulso del láser se ve afectado por una variedad de factores, incluidos principalmente los siguientes aspectos:
a. Características del medio de ganancia. Los diferentes tipos de medios de ganancia presentan una estructura de niveles de energía y una vida útil de fluorescencia únicas, lo que afecta directamente la generación y la anchura del pulso láser. Por ejemplo, los láseres de estado sólido, los cristales de Nd:YAG y los cristales de Ti:zafiro son medios láser de estado sólido comunes. Los láseres de gas, como los de dióxido de carbono (CO₂) y los de helio-neón (HeNe), suelen producir pulsos relativamente largos debido a su estructura molecular y propiedades de estado excitado. Los láseres semiconductores, al controlar el tiempo de recombinación de portadores, pueden alcanzar anchuras de pulso que van desde nanosegundos hasta picosegundos.
El diseño de la cavidad láser tiene un impacto significativo en el ancho del pulso, incluyendo: la longitud de la cavidad, la longitud de la cavidad láser determina el tiempo requerido para que la luz viaje una y otra vez en la cavidad, una cavidad más larga conducirá a un ancho de pulso más largo, mientras que una cavidad más corta favorece la generación de pulsos ultracortos; Reflectancia: un reflector con alta reflectancia puede aumentar la densidad de fotones en la cavidad, mejorando así el efecto de ganancia, pero una reflectancia demasiado alta puede aumentar la pérdida en la cavidad y afectar la estabilidad del ancho del pulso; La posición del medio de ganancia y la posición del medio de ganancia en la cavidad también afectarán el tiempo de interacción entre el fotón y el medio de ganancia, y luego afectarán el ancho del pulso.
c. La tecnología de conmutación Q y la tecnología de bloqueo de modo son dos medios importantes para lograr la salida del láser de pulso y la regulación del ancho de pulso.
d. Fuente de bombeo y modo de bombeo La estabilidad de potencia de la fuente de bombeo y la elección del modo de bombeo también tienen un impacto importante en el ancho del pulso.
3. Métodos comunes de control del ancho de pulso
a. Cambiar el modo de funcionamiento del láser: Este modo afecta directamente su ancho de pulso. Este se puede controlar ajustando los siguientes parámetros: la frecuencia e intensidad de la fuente de bombeo, la entrada de energía de la fuente de bombeo y el grado de inversión de la población de partículas en el medio de ganancia. La reflectividad de la lente de salida modifica la eficiencia de retroalimentación en el resonador, lo que afecta el proceso de formación del pulso.
b. Controlar la forma del pulso: ajustar indirectamente el ancho del pulso cambiando la forma del pulso láser.
c. Modulación de corriente: Mediante la modificación de la corriente de salida de la fuente de alimentación, se regula la distribución de los niveles de energía electrónica en el medio láser y, posteriormente, se modifica el ancho de pulso. Este método ofrece una rápida velocidad de respuesta y es adecuado para aplicaciones que requieren un ajuste rápido.
d. Modulación del interruptor: controlando el estado de conmutación del láser para ajustar el ancho del pulso.
e. Control de temperatura: los cambios de temperatura afectarán la estructura del nivel de energía de los electrones del láser, lo que afectará indirectamente el ancho del pulso.
f. Utilice tecnología de modulación: La tecnología de modulación es un medio eficaz para controlar con precisión el ancho de pulso.
Modulación láserLa tecnología láser es aquella que utiliza el láser como portador y carga información en él. Según su relación con el láser, se puede dividir en modulación interna y modulación externa. La modulación interna se refiere al modo de modulación en el que la señal modulada se carga durante la oscilación del láser para modificar sus parámetros y, por lo tanto, sus características de salida. La modulación externa se refiere al modo de modulación en el que la señal modulada se añade tras la formación del láser, modificando las propiedades de salida sin modificar sus parámetros de oscilación.
La tecnología de modulación también se puede clasificar según las formas de modulación de portadora, incluida la modulación analógica, la modulación de pulsos y la modulación digital (modulación de código de pulsos); según los parámetros de modulación, se divide en modulación de intensidad y modulación de fase.
Modulador de intensidad:El ancho del pulso se controla ajustando el cambio de intensidad de la luz láser.
Modulador de fase:El ancho del pulso se ajusta cambiando la fase de la onda de luz.
Amplificador de bloqueo de fase: a través de la modulación del amplificador de bloqueo de fase, el ancho del pulso láser se puede ajustar con precisión.
Hora de publicación: 24 de marzo de 2025