Kontrol frekuensi pulsateknologi kontrol pulsa laser
1. Konsep Frekuensi pulsa, Laju pulsa laser (Pulse Repetition Rate) mengacu pada jumlah pulsa laser yang dipancarkan per satuan waktu, biasanya dalam Hertz (Hz). Pulsa frekuensi tinggi cocok untuk aplikasi laju pengulangan tinggi, sedangkan pulsa frekuensi rendah cocok untuk tugas pulsa tunggal berenergi tinggi.
2. Hubungan antara daya, lebar pulsa, dan frekuensi Sebelum melakukan kontrol frekuensi laser, hubungan antara daya, lebar pulsa, dan frekuensi harus dijelaskan terlebih dahulu. Terdapat interaksi yang kompleks antara daya laser, frekuensi, dan lebar pulsa, dan penyesuaian salah satu parameter biasanya memerlukan pertimbangan terhadap dua parameter lainnya untuk mengoptimalkan efek aplikasi.
3. Metode kontrol frekuensi pulsa umum
a. Mode kontrol eksternal memuat sinyal frekuensi di luar catu daya, dan menyesuaikan frekuensi pulsa laser dengan mengendalikan frekuensi dan siklus kerja sinyal pemuatan. Hal ini memungkinkan pulsa keluaran disinkronkan dengan sinyal pemuatan, sehingga cocok untuk aplikasi yang memerlukan kontrol yang presisi.
b. Mode kontrol internal Sinyal kontrol frekuensi terpasang pada catu daya penggerak, tanpa input sinyal eksternal tambahan. Pengguna dapat memilih antara frekuensi internal tetap atau frekuensi kontrol internal yang dapat disesuaikan untuk fleksibilitas yang lebih baik.
c. Mengatur panjang resonator ataumodulator elektro-optikKarakteristik frekuensi laser dapat diubah dengan menyesuaikan panjang resonator atau menggunakan modulator elektro-optik. Metode pengaturan frekuensi tinggi ini sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan daya rata-rata yang lebih tinggi dan lebar pulsa yang lebih pendek, seperti pemesinan mikro laser dan pencitraan medis.
d. Modulator Optik Akustik(AOM Modulator) adalah alat penting untuk kontrol frekuensi pulsa teknologi kontrol pulsa laser.Modulator AOMmenggunakan efek akustik optik (yaitu, tekanan osilasi mekanis gelombang suara mengubah indeks bias) untuk memodulasi dan mengendalikan sinar laser.
4. Teknologi modulasi intracavity, dibandingkan dengan modulasi eksternal, modulasi intracavity dapat lebih efisien menghasilkan energi tinggi, daya puncaklaser pulsaBerikut ini adalah empat teknik modulasi intracavity yang umum:
a. Gain Switching dengan memodulasi sumber pompa secara cepat, pembalikan jumlah partikel medium gain dan koefisien gain terbentuk dengan cepat, melebihi laju radiasi terstimulasi, menghasilkan peningkatan tajam foton dalam rongga dan pembangkitan laser pulsa pendek. Metode ini sangat umum dalam laser semikonduktor, yang dapat menghasilkan pulsa dari nanodetik hingga puluhan pikodetik, dengan laju pengulangan beberapa gigahertz, dan digunakan secara luas dalam bidang komunikasi optik dengan laju transmisi data tinggi.
Sakelar Q (Q-switching) Sakelar Q menekan umpan balik optik dengan memperkenalkan kerugian tinggi dalam rongga laser, yang memungkinkan proses pemompaan menghasilkan pembalikan populasi partikel jauh melampaui ambang batas, menyimpan sejumlah besar energi. Selanjutnya, kerugian dalam rongga berkurang dengan cepat (yaitu, nilai Q rongga meningkat), dan umpan balik optik dihidupkan lagi, sehingga energi yang tersimpan dilepaskan dalam bentuk pulsa intensitas tinggi yang sangat pendek.
c. Mode Locking menghasilkan pulsa ultra-pendek pada level pikodetik atau bahkan femtodetik dengan mengendalikan hubungan fase antara berbagai mode longitudinal dalam rongga laser. Teknologi mode locking dibagi menjadi mode locking pasif dan mode locking aktif.
d. Pembuangan Rongga Dengan menyimpan energi dalam foton di resonator, menggunakan cermin rongga dengan kerugian rendah untuk mengikat foton secara efektif, mempertahankan keadaan kerugian rendah di rongga untuk jangka waktu tertentu. Setelah satu siklus perjalanan pulang pergi, pulsa kuat "dibuang" keluar dari rongga dengan cepat mengganti elemen rongga internal, seperti modulator akustik-optik atau penutup elektro-optik, dan laser pulsa pendek dipancarkan. Dibandingkan dengan Q-switching, pengosongan rongga dapat mempertahankan lebar pulsa beberapa nanodetik pada tingkat pengulangan yang tinggi (seperti beberapa megahertz) dan memungkinkan energi pulsa yang lebih tinggi, terutama untuk aplikasi yang memerlukan tingkat pengulangan yang tinggi dan pulsa pendek. Dikombinasikan dengan teknik pembangkitan pulsa lainnya, energi pulsa dapat lebih ditingkatkan.
Kontrol pulsalaseradalah proses yang rumit dan penting, yang melibatkan kontrol lebar pulsa, kontrol frekuensi pulsa, dan banyak teknik modulasi. Melalui pemilihan dan penerapan metode ini secara wajar, kinerja laser dapat disesuaikan secara akurat untuk memenuhi kebutuhan berbagai skenario aplikasi. Di masa mendatang, dengan munculnya material dan teknologi baru secara terus-menerus, teknologi kontrol pulsa laser akan mengantarkan lebih banyak terobosan, dan mendorong pengembanganteknologi laserke arah presisi yang lebih tinggi dan penerapan yang lebih luas.
Waktu posting: 25-Mar-2025