Language
Country/Area
No result found
Секрет пиковой энергии: почему лазеры с добротной модуляцией могут достигать киловаттного уровня?
В мире лазерных технологий технология добротной модуляции привлекла внимание многих ученых благодаря своей способности обеспечивать сверхвысокую пиковую мощность. Этот метод, называемый «формированием гигантского импульса», позволяет лазеру выдавать пиковую мощность в несколько киловатт за короткий период времени по сравнению с режимом непрерывной волны. Эта характеристика делает Q-модулированный лазер важным инструментом во многих областях, таких как лечение, обработка материалов и научные исследования. В этой статье мы углубимся в принцип модуляции добротности и стоящие за ней технологические секреты.
"Технология Q-модуляции позволяет лазерам накапливать и выделять энергию за очень короткое время. Скорость и эффективность этого процесса поражают."
Принцип добротной модуляции
Суть добротной модуляции заключается в размещении в оптическом резонансном резонаторе лазера какого-то переменного аттенюатора. Когда в оптическом резонаторе присутствует аттенюатор, свет, излучаемый усиливающей средой, не может вернуться, и, следовательно, лазер не может начать работу. Этот процесс снижает добротность оптического резонансного резонатора, тем самым уменьшая лазерные потери и достигая более высокой эффективности лазера.
Изначально лазерная среда накачивается в низкодобротном состоянии, что усиливает накопление энергии в оптическом резонансном резонаторе до тех пор, пока она не достигнет состояния насыщения. В это время устройство модуляции добротности быстро меняет состояние с низкой добротности на высокую, запуская процесс оптического усиления. В результате получается короткий, чрезвычайно интенсивный импульс света лазера, называемый гигантским импульсом.
Типы добротности
Активная добротность
Активная добротность модуляции использует регулируемый аттенюатор с внешним управлением, например механический затвор или оптический модулятор. Этот подход позволяет внешнему сигналу запускать быстрый переход от низкой добротности к высокой добротности, позволяя точно контролировать частоту повторения импульсов. Такой метод управления может применяться для выборочной регулировки лазерного света, например точной настройки характеристик генерируемой интенсивности и длины волны.
Пассивная добротность
В пассивной модуляции добротности используются насыщающиеся поглотители. Пропускание света этих материалов меняется при изменении интенсивности света. На ранних стадиях запуска лазера потери этого материала высоки, но по мере увеличения интенсивности лазера поглотитель быстро насыщается, тем самым уменьшая потери и способствуя формированию лазерных импульсов. Частоту повторения нельзя контролировать напрямую, но ее можно регулировать косвенно, регулируя интенсивность накачки лазера.
Производительность Q-модулированного лазера
Типичный Q-модулированный лазер, такой как Nd:YAG-лазер, может генерировать импульсы длительностью десятки наносекунд, и даже если его средняя мощность составляет менее одного ватта, он может достигать пиковой мощности в несколько киловатт. Этот лазер может выдавать энергию до нескольких джоулей и играет важную роль в больших лазерных системах. С развитием технологий все больше и больше микролазеров основаны на технологии пассивной добротной модуляции, которая может генерировать чрезвычайно короткие и высокочастотные импульсы.
Поля приложения
Лазер с добротной модуляцией широко используется в сценариях, требующих высокой интенсивности лазера, таких как резка металлов, лечение сосудов, хранение оптических данных, микропроизводство и других областях. Кроме того, они демонстрируют отличные характеристики в таких приложениях, как измерения, химическая кинетика и удаление татуировок. Эти лазеры могут точно контролировать размер и частоту импульсов, что делает их эффективным и экономичным вариантом.
"Процесс лазерного удаления татуировок включает в себя разрушение частиц чернил и их последующую очистку лимфатической системой организма. Этот процесс требует нескольких процедур."
С развитием науки и техники возможности и эффективность Q-модулированного лазера постоянно расширяются, и все больше и больше медицинских и немедицинских применений доказывают его ценность. Исследователи продолжают исследовать новые возможности применения этих лазеров в будущем. Смогут ли люди более глубоко раскрыть свой потенциал перед лицом таких научных и технологических прорывов?
