Kawalan frekuensi denyutanteknologi kawalan denyut laser
1. Konsep frekuensi denyut, Kadar denyut laser (Kadar Pengulangan Nadi) merujuk kepada bilangan denyut laser yang dipancarkan setiap unit masa, biasanya dalam Hertz (Hz). Denyutan frekuensi tinggi sesuai untuk aplikasi kadar pengulangan tinggi, manakala denyut frekuensi rendah sesuai untuk tugas denyut tunggal tenaga tinggi.
2. Hubungan antara kuasa, lebar denyut dan frekuensi Sebelum kawalan frekuensi laser, hubungan antara kuasa, lebar denyut dan frekuensi mesti dijelaskan terlebih dahulu. Terdapat interaksi yang kompleks antara kuasa laser, frekuensi dan lebar denyut, dan melaraskan salah satu parameter biasanya memerlukan mempertimbangkan dua parameter lain untuk mengoptimumkan kesan aplikasi.
3. Kaedah kawalan frekuensi denyut biasa
a. Mod kawalan luaran memuatkan isyarat frekuensi di luar bekalan kuasa, dan melaraskan frekuensi denyut laser dengan mengawal frekuensi dan kitaran tugas isyarat pemuatan. Ini membolehkan denyut output disegerakkan dengan isyarat beban, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kawalan yang tepat.
b. Mod kawalan dalaman Isyarat kawalan frekuensi terbina dalam bekalan kuasa pemacu, tanpa input isyarat luaran tambahan. Pengguna boleh memilih antara frekuensi terbina dalam tetap atau frekuensi kawalan dalaman boleh laras untuk fleksibiliti yang lebih besar.
c. Melaraskan panjang resonator ataumodulator elektro-optikCiri-ciri frekuensi laser boleh diubah dengan melaraskan panjang resonator atau menggunakan modulator elektro-optik. Kaedah pengawalaturan frekuensi tinggi ini sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kuasa purata yang lebih tinggi dan lebar denyut yang lebih pendek, seperti pemesinan mikro laser dan pengimejan perubatan.
d. Modulator Optik Akustik(Modulator AOM) ialah alat penting untuk kawalan frekuensi denyut bagi teknologi kawalan denyut laser.Modulator AOMmenggunakan kesan akustooptik (iaitu, tekanan ayunan mekanikal gelombang bunyi mengubah indeks biasan) untuk memodulasi dan mengawal pancaran laser.
4. Teknologi modulasi intrakaviti, berbanding dengan modulasi luaran, modulasi intrakaviti boleh menjana tenaga tinggi, kuasa puncak dengan lebih cekaplaser denyutBerikut adalah empat teknik modulasi intrakaviti yang biasa:
a. Penukaran Gain Dengan memodulasi sumber pam dengan pantas, penyongsangan bilangan zarah medium gain dan pekali gain ditentukan dengan cepat, melebihi kadar sinaran yang dirangsang, mengakibatkan peningkatan mendadak dalam foton dalam rongga dan penjanaan laser denyut pendek. Kaedah ini amat biasa dalam laser semikonduktor, yang boleh menghasilkan denyutan dari nanosaat hingga puluhan pikosaat, 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. Seterusnya, kehilangan dalam rongga berkurangan dengan cepat (iaitu, nilai Q rongga meningkat), dan maklum balas optik dihidupkan semula, supaya tenaga yang tersimpan dibebaskan dalam bentuk denyutan intensiti tinggi ultra pendek.
c. Penguncian Mod menghasilkan denyutan ultra pendek pada aras pikosaat atau 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. Pembuangan Rongga Dengan menyimpan tenaga dalam foton dalam resonator, menggunakan cermin rongga kehilangan rendah untuk mengikat foton secara berkesan, mengekalkan keadaan kehilangan rendah dalam rongga untuk tempoh masa tertentu. Selepas satu kitaran perjalanan pergi balik, denyutan kuat "dibuang" keluar dari rongga dengan menukar elemen rongga dalaman dengan cepat, seperti modulator akusto-optik atau pengatup elektro-optik, dan laser denyutan pendek dipancarkan. Berbanding dengan pensuisan Q, pengosongan rongga boleh mengekalkan lebar denyutan beberapa nanosaat pada kadar pengulangan yang tinggi (seperti beberapa megahertz) dan membolehkan tenaga denyutan yang lebih tinggi, terutamanya untuk aplikasi yang memerlukan kadar pengulangan yang tinggi dan denyutan pendek. Digabungkan dengan teknik penjanaan denyutan lain, tenaga denyutan boleh dipertingkatkan lagi.
Kawalan nadilasermerupakan proses yang rumit dan penting, yang melibatkan kawalan lebar denyut, kawalan frekuensi denyut dan pelbagai teknik modulasi. Melalui pemilihan dan aplikasi kaedah-kaedah ini yang munasabah, prestasi laser boleh diselaraskan dengan tepat untuk memenuhi keperluan senario aplikasi yang berbeza. Pada masa hadapan, dengan kemunculan bahan baharu dan teknologi baharu yang berterusan, teknologi kawalan denyut laser akan membawa lebih banyak penemuan, dan menggalakkan pembangunanteknologi laserke arah ketepatan yang lebih tinggi dan aplikasi yang lebih luas.
Masa siaran: 25 Mac 2025