Pulsweitensteuerung vonLaserpulssteuerungTechnologie
Die Pulskontrolle des Lasers ist eines der Schlüsselglieder inLasertechnologie, was sich direkt auf die Leistung und Anwendungswirkung des Lasers auswirkt. In diesem Dokument werden die Pulsweitensteuerung, die Pulsfrequenzsteuerung und die zugehörige Modulationstechnologie systematisch behandelt und es wird versucht, professionell, umfassend und logisch zu sein.
1. Konzept der Pulsbreite
Die Pulsbreite des Lasers bezeichnet die Dauer des Laserpulses und ist ein wichtiger Parameter zur Beschreibung des Zeitverhaltens der Laserleistung. Bei Ultrakurzpulslasern (wie Nanosekunden-, Pikosekunden- und Femtosekundenlasern) gilt: Je kürzer die Pulsbreite, desto höher die Spitzenleistung und desto geringer der thermische Effekt. Dies ist für die Präzisionsbearbeitung oder die wissenschaftliche Forschung geeignet.
2. Faktoren, die die Laserpulsbreite beeinflussen Die Pulsbreite des Lasers wird von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst, hauptsächlich von den folgenden Aspekten:
a. Eigenschaften des Verstärkungsmediums. Verschiedene Verstärkungsmedien weisen eine einzigartige Energieniveaustruktur und Fluoreszenzlebensdauer auf, die sich direkt auf die Erzeugung und Pulsbreite des Laserpulses auswirken. Beispielsweise sind Festkörperlaser, Nd:YAG-Kristalle und Ti:Saphir-Kristalle gängige Festkörperlasermedien. Gaslaser wie Kohlendioxid-(CO₂)-Laser und Helium-Neon-(HeNe)-Laser erzeugen aufgrund ihrer Molekularstruktur und ihrer Anregungszustandseigenschaften üblicherweise relativ lange Pulse. Halbleiterlaser können durch Steuerung der Trägerrekombinationszeit Pulsbreiten von Nanosekunden bis Pikosekunden erreichen.
Das Design des Laserresonators hat einen erheblichen Einfluss auf die Pulsbreite, einschließlich: Die Länge des Resonators. Die Länge des Laserresonators bestimmt die Zeit, die das Licht benötigt, um sich immer wieder im Resonator zu bewegen. Ein längerer Resonator führt zu einer längeren Pulsbreite, während ein kürzerer Resonator die Erzeugung ultrakurzer Pulse begünstigt. Reflexionsgrad: Ein Reflektor mit hohem Reflexionsgrad kann die Photonendichte im Resonator erhöhen und dadurch den Verstärkungseffekt verbessern. Ein zu hoher Reflexionsgrad kann jedoch den Verlust im Resonator erhöhen und die Pulsbreitenstabilität beeinträchtigen. Die Position des Verstärkungsmediums und die Position des Verstärkungsmediums im Resonator beeinflussen auch die Wechselwirkungszeit zwischen dem Photon und dem Verstärkungsmedium und beeinflussen dann die Pulsbreite.
c. Q-Switching-Technologie und Modenkopplungstechnologie sind zwei wichtige Mittel zur Realisierung der Impulslaserleistung und Impulsbreitenregulierung.
d. Pumpquelle und Pumpmodus Die Leistungsstabilität der Pumpquelle und die Wahl des Pumpmodus haben ebenfalls einen wichtigen Einfluss auf die Impulsbreite.
3. Gängige Methoden zur Pulsweitensteuerung
a. Ändern Sie den Arbeitsmodus des Lasers: Der Arbeitsmodus des Lasers beeinflusst direkt seine Pulsbreite. Die Pulsbreite kann durch Anpassen der folgenden Parameter gesteuert werden: Frequenz und Intensität der Pumpquelle, Energiezufuhr der Pumpquelle und Grad der Partikelpopulationsinversion im Verstärkungsmedium. Das Reflexionsvermögen der Ausgangslinse verändert die Rückkopplungseffizienz im Resonator und beeinflusst somit den Pulsbildungsprozess.
b. Steuern der Pulsform: Passen Sie die Pulsbreite indirekt an, indem Sie die Form des Laserpulses ändern.
c. Strommodulation: Durch Änderung des Ausgangsstroms des Netzteils wird die Verteilung der elektronischen Energieniveaus im Lasermedium reguliert und anschließend die Pulsbreite geändert. Diese Methode zeichnet sich durch eine schnelle Reaktionszeit aus und eignet sich für Anwendungsszenarien, die eine schnelle Anpassung erfordern.
d. Schaltermodulation: Durch Steuerung des Schaltzustands des Lasers kann die Pulsbreite angepasst werden.
e. Temperaturkontrolle: Temperaturänderungen beeinflussen die Struktur der Elektronenenergieniveaus des Lasers und wirken sich dadurch indirekt auf die Pulsbreite aus.
f. Verwenden Sie Modulationstechnologie: Die Modulationstechnologie ist ein wirksames Mittel zur genauen Steuerung der Impulsbreite.
LasermodulationDie Laser-Modulationstechnologie nutzt Laser als Träger und lädt Informationen darauf. Je nach Laser-Modulation unterscheidet man zwischen interner und externer Modulation. Interne Modulation bezeichnet den Modulationsmodus, bei dem das modulierte Signal während der Laserschwingung geladen wird, um die Laserschwingungsparameter und damit die Laserausgangseigenschaften zu verändern. Externe Modulation bezeichnet den Modulationsmodus, bei dem das Modulationssignal nach der Laserbildung hinzugefügt wird und die Laserausgangseigenschaften ohne Änderung der Laserschwingungsparameter verändert werden.
Die Modulationstechnologie kann auch nach Trägermodulationsformen klassifiziert werden, einschließlich analoger Modulation, Pulsmodulation, digitaler Modulation (Pulscodemodulation); Entsprechend den Modulationsparametern wird sie in Intensitätsmodulation und Phasenmodulation unterteilt.
Intensitätsmodulator: Die Impulsbreite wird durch Anpassung der Änderung der Laserlichtintensität gesteuert.
Phasenmodulator: Die Pulsbreite wird durch Änderung der Phase der Lichtwelle eingestellt.
Phasenverriegelter Verstärker: Durch die phasenverriegelte Verstärkermodulation kann die Laserpulsbreite genau eingestellt werden.
Veröffentlichungszeit: 24. März 2025