control del ancho de pulso decontrol de pulsos lásertecnología
El control de pulsos del láser es uno de los eslabones clave entecnología láserEsto afecta directamente al rendimiento y la eficacia de las aplicaciones del láser. Este artículo abordará de forma sistemática el control del ancho de pulso, el control de la frecuencia de pulso y las tecnologías de modulación relacionadas, con el objetivo de ofrecer un análisis profesional, exhaustivo y lógico.
1. Concepto de ancho de pulso
El ancho de pulso del láser se refiere a la duración del pulso láser, un parámetro clave para describir las características temporales de la salida del láser. En láseres de pulsos ultracortos (como los de nanosegundos, picosegundos y femtosegundos), cuanto menor sea el ancho de pulso, mayor será la potencia máxima y menor el efecto térmico, lo que resulta idóneo para el mecanizado de precisión o la investigación científica.
2. Factores que afectan al ancho de pulso del láser El ancho de pulso del láser se ve afectado por diversos factores, entre los que destacan los siguientes aspectos:
a. Características del medio de ganancia. Los distintos tipos de medios de ganancia presentan una estructura de niveles de energía y un tiempo de vida de fluorescencia únicos, que influyen directamente en la generación y el ancho de pulso del láser. Por ejemplo, los láseres de estado sólido, los cristales de Nd:YAG y los cristales de Ti:zafiro son medios de ganancia 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 a las propiedades de su estado excitado. Los láseres semiconductores, mediante el control del tiempo de recombinación de portadores, pueden alcanzar anchos de pulso que van desde nanosegundos hasta picosegundos.
El diseño de la cavidad láser influye significativamente en el ancho de pulso, incluyendo: la longitud de la cavidad, que determina el tiempo que tarda la luz en recorrerla de nuevo; una cavidad más larga produce un pulso más largo, mientras que una más corta favorece la generación de pulsos ultracortos; la reflectancia: un reflector con alta reflectancia puede aumentar la densidad de fotones en la cavidad, mejorando así la ganancia, pero una reflectancia excesiva puede incrementar las pérdidas y afectar la estabilidad del ancho de pulso; y la posición del medio de ganancia dentro de la cavidad, que también afecta el tiempo de interacción entre el fotón y dicho medio, influyendo así en el ancho de pulso.
c. La tecnología de conmutación Q y la tecnología de bloqueo de modo son dos medios importantes para lograr la salida de láser pulsado y la regulación del ancho de pulso.
d. Fuente de bombeo y modo de bombeo La estabilidad de la 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: el modo de funcionamiento del láser afecta directamente a su duración de pulso. La duración del pulso se puede controlar ajustando los siguientes parámetros: la frecuencia e intensidad de la fuente de bombeo, la energía suministrada por 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 realimentación en el resonador, afectando así al 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, lo que permite cambiar el ancho de pulso. Este método ofrece una respuesta rápida y resulta idóneo para aplicaciones que requieren un ajuste veloz.
d. Modulación de conmutación: 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 electrónica del láser, afectando así indirectamente el ancho del pulso.
f. Utilizar tecnología de modulación: La tecnología de modulación es un medio eficaz para controlar con precisión el ancho de pulso.
modulación láserLa tecnología láser utiliza el láser como portador de información. Según su relación con el láser, se divide en modulación interna y externa. La modulación interna se refiere al modo en el que la señal modulada se introduce durante la oscilación del láser para modificar sus parámetros y, por lo tanto, sus características de salida. La modulación externa, en cambio, se refiere al modo en el que la señal modulada se añade después de la formación del láser, modificando así sus propiedades de salida sin alterar sus parámetros de oscilación.
La tecnología de modulación también se puede clasificar según las formas de modulación de portadora, incluyendo la modulación analógica, la modulación de pulsos y la modulación digital (modulación por código de pulsos); según los parámetros de modulación, se divide en modulación de intensidad y modulación de fase.
Modulador de intensidadLa duración del pulso se controla ajustando la intensidad de la luz láser.
modulador de faseLa duración del pulso se ajusta cambiando la fase de la onda de luz.
Amplificador con bloqueo de fase: Mediante la modulación del amplificador con bloqueo de fase, se puede ajustar con precisión el ancho del pulso láser.
Fecha de publicación: 24 de marzo de 2025