کنترل فرکانس پالسفناوری کنترل پالس لیزری
۱. مفهوم فرکانس پالس، نرخ پالس لیزر (نرخ تکرار پالس) به تعداد پالس‌های لیزر ساطع شده در واحد زمان، معمولاً بر حسب هرتز (Hz) اشاره دارد. پالس‌های فرکانس بالا برای کاربردهای با نرخ تکرار بالا مناسب هستند، در حالی که پالس‌های فرکانس پایین برای کارهای تک پالسی با انرژی بالا مناسب هستند.
۲. رابطه بین توان، پهنای پالس و فرکانس قبل از کنترل فرکانس لیزر، ابتدا باید رابطه بین توان، پهنای پالس و فرکانس توضیح داده شود. تعامل پیچیده‌ای بین توان لیزر، فرکانس و پهنای پالس وجود دارد و تنظیم یکی از پارامترها معمولاً مستلزم در نظر گرفتن دو پارامتر دیگر برای بهینه‌سازی اثر کاربردی است.
۳. روش‌های رایج کنترل فرکانس پالس
الف) حالت کنترل خارجی، سیگنال فرکانس را خارج از منبع تغذیه بارگذاری می‌کند و فرکانس پالس لیزر را با کنترل فرکانس و چرخه کار سیگنال بارگذاری تنظیم می‌کند. این امر امکان همگام‌سازی پالس خروجی با سیگنال بار را فراهم می‌کند و آن را برای کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق دارند، مناسب می‌سازد.
ب. حالت کنترل داخلی سیگنال کنترل فرکانس در منبع تغذیه درایو تعبیه شده است، بدون ورودی سیگنال خارجی اضافی. کاربران می‌توانند برای انعطاف‌پذیری بیشتر، بین یک فرکانس داخلی ثابت یا یک فرکانس کنترل داخلی قابل تنظیم، یکی را انتخاب کنند.
ج. تنظیم طول رزوناتور یامدولاتور الکترواپتیکیمشخصه‌های فرکانسی لیزر را می‌توان با تنظیم طول رزوناتور یا استفاده از یک مدولاتور الکترواپتیکی تغییر داد. این روش تنظیم فرکانس بالا اغلب در کاربردهایی که به توان متوسط بالاتر و پهنای پالس کوتاه‌تر نیاز دارند، مانند میکروماشین‌کاری لیزری و تصویربرداری پزشکی، استفاده می‌شود.
d. مدولاتور آکوستو اپتیک(مدولاتور AOM) ابزاری مهم برای کنترل فرکانس پالس در فناوری کنترل پالس لیزر است.مدولاتور AOMاز اثر آکوستو اپتیک (یعنی فشار نوسان مکانیکی موج صدا، ضریب شکست را تغییر می‌دهد) برای مدولاسیون و کنترل پرتو لیزر استفاده می‌کند.
۴. فناوری مدولاسیون درون حفره‌ای، در مقایسه با مدولاسیون خارجی، مدولاسیون درون حفره‌ای می‌تواند انرژی بالا و توان اوج را با کارایی بیشتری تولید کند.لیزر پالسیچهار تکنیک مدولاسیون درون حفره‌ای رایج در زیر آمده است:
الف) سوئیچینگ بهره با مدولاسیون سریع منبع پمپ، وارونگی تعداد ذرات محیط بهره و ضریب بهره به سرعت ایجاد می‌شوند و از نرخ تابش تحریک‌شده فراتر می‌روند و منجر به افزایش شدید فوتون‌ها در حفره و تولید لیزر پالس کوتاه می‌شوند. این روش به ویژه در لیزرهای نیمه‌هادی رایج است که می‌توانند پالس‌هایی از نانوثانیه تا ده‌ها پیکوثانیه با نرخ تکرار چندین گیگاهرتز تولید کنند و به طور گسترده در زمینه ارتباطات نوری با نرخ انتقال داده بالا استفاده می‌شوند.
سوئیچ Q (سوئیچینگ Q) سوئیچ‌های Q با ایجاد تلفات بالا در حفره لیزر، بازخورد نوری را سرکوب می‌کنند و به فرآیند پمپاژ اجازه می‌دهند تا معکوس شدن جمعیت ذرات را بسیار فراتر از آستانه ایجاد کند و مقدار زیادی انرژی ذخیره کند. متعاقباً، تلفات در حفره به سرعت کاهش می‌یابد (یعنی مقدار Q حفره افزایش می‌یابد) و بازخورد نوری دوباره روشن می‌شود، به طوری که انرژی ذخیره شده به شکل پالس‌های بسیار کوتاه با شدت بالا آزاد می‌شود.
ج. قفل حالت، پالس‌های فوق کوتاه در سطح پیکوثانیه یا حتی فمتوثانیه را با کنترل رابطه فاز بین مدهای طولی مختلف در حفره لیزر تولید می‌کند. فناوری قفل حالت به قفل حالت غیرفعال و قفل حالت فعال تقسیم می‌شود.
د. تخلیه حفره با ذخیره انرژی در فوتون‌ها در تشدیدگر، با استفاده از یک آینه حفره با اتلاف کم برای اتصال مؤثر فوتون‌ها، حالت اتلاف کم را برای مدتی در حفره حفظ می‌کند. پس از یک چرخه رفت و برگشت، پالس قوی با تعویض سریع عنصر حفره داخلی، مانند یک مدولاتور آکوستو-اپتیک یا یک شاتر الکترواپتیکی، از حفره "تخلیه" می‌شود و یک لیزر پالس کوتاه ساطع می‌شود. در مقایسه با Q-switching، تخلیه حفره می‌تواند پهنای پالس چندین نانوثانیه را با نرخ تکرار بالا (مانند چندین مگا هرتز) حفظ کند و انرژی‌های پالس بالاتری را فراهم کند، به خصوص برای کاربردهایی که به نرخ تکرار بالا و پالس‌های کوتاه نیاز دارند. در ترکیب با سایر تکنیک‌های تولید پالس، انرژی پالس می‌تواند بیشتر بهبود یابد.
کنترل پالسلیزرکنترل پالس یک فرآیند پیچیده و مهم است که شامل کنترل پهنای پالس، کنترل فرکانس پالس و بسیاری از تکنیک‌های مدولاسیون می‌شود. از طریق انتخاب و کاربرد معقول این روش‌ها، می‌توان عملکرد لیزر را به طور دقیق تنظیم کرد تا نیازهای سناریوهای مختلف کاربردی را برآورده سازد. در آینده، با ظهور مداوم مواد و فناوری‌های جدید، فناوری کنترل پالس لیزرها منجر به پیشرفت‌های بیشتری خواهد شد و توسعه ... را ارتقا خواهد داد.فناوری لیزردر جهت دقت بالاتر و کاربرد گسترده‌تر.
زمان ارسال: ۲۵ مارس ۲۰۲۵