Kawalan frekuensi nadi teknologi kawalan nadi laser

Kawalan frekuensi nadi bagiteknologi kawalan nadi laser

1. Konsep frekuensi Nadi, Kadar nadi laser (Kadar Ulangan Nadi) merujuk kepada bilangan denyutan laser yang dipancarkan setiap unit masa, biasanya dalam Hertz (Hz). Denyutan frekuensi tinggi sesuai untuk aplikasi kadar ulangan yang tinggi, manakala denyutan frekuensi rendah sesuai untuk tugas nadi tunggal tenaga tinggi.

2. Hubungan antara kuasa, lebar nadi dan kekerapan Sebelum kawalan frekuensi laser, hubungan antara kuasa, lebar nadi dan kekerapan mesti dijelaskan terlebih dahulu. Terdapat interaksi yang kompleks antara kuasa laser, kekerapan dan lebar nadi, dan melaraskan salah satu parameter biasanya memerlukan mempertimbangkan dua parameter lain untuk mengoptimumkan kesan aplikasi.

3. Kaedah kawalan frekuensi nadi biasa

a. Mod kawalan luaran memuatkan isyarat frekuensi di luar bekalan kuasa, dan melaraskan frekuensi nadi laser dengan mengawal kekerapan dan kitaran tugas isyarat pemuatan. Ini membolehkan nadi keluaran disegerakkan dengan isyarat beban, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kawalan yang tepat.

b. Mod kawalan dalaman Isyarat kawalan frekuensi dibina ke dalam bekalan kuasa pemacu, tanpa input isyarat luaran tambahan. Pengguna boleh memilih antara frekuensi terbina dalam tetap atau frekuensi kawalan dalaman boleh laras untuk lebih fleksibiliti.

c. Melaraskan panjang resonator ataumodulator elektro-optikCiri frekuensi laser boleh diubah dengan melaraskan panjang resonator atau menggunakan modulator elektro-optik. Kaedah peraturan frekuensi tinggi ini sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kuasa purata yang lebih tinggi dan lebar nadi yang lebih pendek, seperti pemesinan mikro laser dan pengimejan perubatan.

d. Modulator optik Acousto(AOM Modulator) ialah alat penting untuk kawalan frekuensi nadi teknologi kawalan nadi laser.Modulator AOMmenggunakan kesan optik acousto (iaitu, tekanan ayunan mekanikal gelombang bunyi mengubah indeks biasan) untuk memodulasi dan mengawal pancaran laser.

4. Teknologi modulasi intracaviti, berbanding modulasi luaran, modulasi intracaviti boleh menjana tenaga tinggi, kuasa puncak dengan lebih cekaplaser nadi. Berikut ialah empat teknik modulasi dalam rongga biasa:

a. Pertukaran Gain dengan memodulasi cepat sumber pam, penyongsangan nombor zarah sederhana perolehan dan pekali perolehan diwujudkan dengan cepat, melebihi kadar sinaran yang dirangsang, mengakibatkan peningkatan mendadak dalam foton dalam rongga dan penjanaan laser nadi pendek. Kaedah ini amat biasa dalam laser semikonduktor, yang boleh menghasilkan denyutan daripada nanosaat hingga berpuluh-puluh picosaat, dengan kadar pengulangan beberapa gigahertz, dan digunakan secara meluas dalam bidang komunikasi optik dengan kadar penghantaran data yang tinggi.

Suis Q (penukaran Q) Suis Q menyekat maklum balas optik dengan memperkenalkan kehilangan yang tinggi dalam rongga laser, membolehkan proses pengepaman menghasilkan pembalikan populasi zarah jauh melebihi ambang, menyimpan sejumlah besar tenaga. Selepas itu, kehilangan dalam rongga dikurangkan dengan cepat (iaitu, nilai Q rongga meningkat), dan maklum balas optik dihidupkan semula, supaya tenaga tersimpan dilepaskan dalam bentuk denyutan intensiti tinggi ultra pendek.

c. Penguncian Mod menjana denyutan ultra pendek picosaat atau bahkan tahap femtosaat dengan mengawal hubungan fasa antara mod membujur yang berbeza dalam rongga laser. Teknologi penguncian mod dibahagikan kepada penguncian mod pasif dan penguncian mod aktif.

d. Lambakan Rongga Dengan menyimpan tenaga dalam foton dalam resonator, menggunakan cermin rongga kehilangan rendah untuk mengikat foton dengan berkesan, mengekalkan keadaan kehilangan rendah dalam rongga untuk tempoh masa. Selepas satu kitaran perjalanan pergi dan balik, nadi yang kuat "dibuang" keluar dari rongga dengan menukar elemen rongga dalaman dengan cepat, seperti modulator acousto-optik atau pengatup elektro-optik, dan laser nadi pendek dipancarkan. Berbanding dengan pensuisan Q, pengosongan rongga boleh mengekalkan lebar nadi beberapa nanosaat pada kadar pengulangan yang tinggi (seperti beberapa megahertz) dan membolehkan tenaga nadi yang lebih tinggi, terutamanya untuk aplikasi yang memerlukan kadar pengulangan yang tinggi dan denyutan pendek. Digabungkan dengan teknik penjanaan nadi yang lain, tenaga nadi boleh dipertingkatkan lagi.

Kawalan nadi bagilaseradalah proses yang rumit dan penting, yang melibatkan kawalan lebar nadi, kawalan frekuensi nadi dan banyak teknik modulasi. Melalui pemilihan yang munasabah dan penggunaan kaedah ini, prestasi laser boleh dilaraskan dengan tepat untuk memenuhi keperluan senario aplikasi yang berbeza. Pada masa hadapan, dengan kemunculan berterusan bahan baharu dan teknologi baharu, teknologi kawalan nadi laser akan membawa lebih banyak penemuan, dan menggalakkan pembangunanteknologi laserke arah ketepatan yang lebih tinggi dan aplikasi yang lebih luas.