Trafodir y pedair technoleg hyn gyda'i gilydd oherwydd eu bod i gyd yn effeithio'n uniongyrchol ar nodweddion allbwn cyseiniant laser.
1. Dewis modd:
Dewis modd mewn gwirionedd yw dewis amledd. Mae'r rhan fwyaf o laserau yn defnyddio ceudodau soniarus hirach i gael ynni allbwn mwy, sy'n gwneud yr allbwn laser yn aml-ddull. Fodd bynnag, o'i gymharu â moddau lefel uwch, mae gan y modd trawslin sylfaenol (modd TEM00) nodweddion disgleirdeb uchel, ongl dargyfeirio bach, dosbarthiad dwysedd golau rheiddiol unffurf, ac amlder osciliad sengl, ac mae ganddo'r gofodol a'r gofodol gorau. ymyrraeth dymhorol. Felly, mae un laser modd trawslin sylfaenol yn ffynhonnell golau cydlynol ddelfrydol, sy'n bwysig iawn ar gyfer cymwysiadau megis interferometreg laser, dadansoddi sbectrol, a phrosesu laser. Er mwyn bodloni'r amodau hyn, rhaid mabwysiadu mesurau i gyfyngu ar y modd osciliad laser i atal gweithrediad y rhan fwyaf o amleddau soniarus mewn laserau aml-ddull, a defnyddio technoleg dewis modd i gael allbwn laser amledd sengl modd sengl.
Mae dewis modd wedi'i rannu'n ddwy ffordd: un yw dewis modd hydredol laser, a'r llall yw dewis modd trawslin laser. Mae'r cyntaf yn cael mwy o effaith ar amlder allbwn y laser a gall wella cydlyniad y laser yn fawr: mae'r olaf yn effeithio'n bennaf ar unffurfiaeth dwyster golau'r allbwn laser ac yn gwella disgleirdeb y laser.
Dethol modd hydredol: Er mwyn gwella monocromatigrwydd a chydlyniad hyd y pelydr golau, mae angen gwneud i'r laser weithio mewn modd un hydredol. Fodd bynnag, yn aml mae gan lawer o laserau nifer o foddau hydredol yn pendilio ar yr un pryd. Felly, i ddylunio laser modd hydredol sengl, rhaid defnyddio dull dewis amlder. Mae dulliau cyffredin yn cynnwys: dull ceudod byr, dull etalon Fabry-Pulloff, dull tri-adlewyrchydd, ac ati.
2) Dewis modd traws: Y cyflwr ar gyfer osciliad laser yw bod yn rhaid i'r cyfernod ennill fod yn fwy na'r cyfernod colli. Gellir rhannu'r golled yn golled diffreithiant sy'n gysylltiedig â'r gorchymyn modd traws a cholledion eraill nad ydynt yn gysylltiedig â'r modd osgiliad. Hanfod y dewis modd ardraws sylfaenol yw gwneud i'r modd TEM00 gyrraedd y cyflwr osgiliad, tra bod osgiliad y modd ardraws lefel uwch yn cael ei atal. Felly, gellir cyflawni pwrpas dewis y modd ardraws trwy reoli colled trawsyrru pob modd lefel uwch yn unig. A siarad yn gyffredinol, cyn belled ag y gellir atal osciliadau modd TEM01 a modd TEM10 sydd un gorchymyn yn uwch na'r modd trawslin sylfaenol, gellir atal osciliad moddau lefel uwch eraill. Mae dulliau cyffredin yn cynnwys: dull agorfa, dull agorfa ffocysu a ceudod ceugrwm-amgrwm, dewis modd gan ddefnyddio Q-switsh, ac ati.
2. Sefydlogi amlder:
Ar ôl i'r laser gael osciliad amledd sengl trwy ddewis modd, oherwydd newidiadau mewn amodau mewnol ac allanol, bydd yr amledd soniarus yn dal i symud o fewn y lled llinellol cyfan. Gelwir y ffenomen hon yn "drifft amledd". Oherwydd bodolaeth drifft, mae problem sefydlogrwydd amledd laser yn codi. Pwrpas sefydlogi amledd yw ceisio rheoli'r ffactorau hyn y gellir eu rheoli i leihau eu hymyrraeth ag amlder osciliad, a thrwy hynny wella sefydlogrwydd yr amledd laser.
Mae sefydlogrwydd amledd yn cynnwys dwy agwedd: sefydlogrwydd amlder ac atgynhyrchedd amlder. Mae sefydlogrwydd amlder yn cyfeirio at gymhareb drifft amlder y laser i'r amlder osciliad yn ystod yr amser gweithio is-barhaus. Y lleiaf yw'r gymhareb, yr uchaf yw'r sefydlogrwydd amledd. Atgynhyrchadwyedd amledd yw'r newid cymharol mewn amlder pan ddefnyddir y laser mewn gwahanol amgylcheddau. Rhennir dulliau sefydlogi amlder yn fathau goddefol a gweithredol. Y dulliau sefydlogi amlder penodol yw: Dull sag cig oen a dull amsugno dirlawnder.
3. Q-newid:
Yn gyffredinol, nid yw'r allbwn curiadau golau gan laserau pwls cyflwr solet yn gorbys llyfn sengl, ond yn ddilyniant o gorbys pigyn bach gyda dwyster gwahanol ar y lefel microsecond. Mae'r dilyniant pwls ysgafn hwn yn para am gannoedd o ficroseconds neu hyd yn oed ychydig o ddegau o eiliad, a dim ond degau o gilowat yw ei bŵer brig, sy'n bell o ddiwallu anghenion cymwysiadau ymarferol megis radar laser ac ystod laser. Am y rheswm hwn, mae rhai pobl wedi cynnig y cysyniad o Q-switching, sydd wedi gwella perfformiad allbwn corbys laser yn ôl nifer o orchmynion maint, wedi cywasgu lled pwls i lefel nanosecond, ac mae'r pŵer brig mor uchel â gigawat.
Mae Q yn cyfeirio at ffactor ansawdd y ceudod soniarus laser. Y fformiwla benodol yw ynni Q{0}}n* sy'n cael ei storio yn y ceudod soniarus/ynni a gollwyd fesul cylchred osgiliad.
Egwyddor newid-Q: Defnyddir dull penodol i wneud y ceudod soniarus mewn cyflwr colled uchel a gwerth Q isel ar ddechrau'r pwmpio. Ar yr adeg hon, mae'r trothwy osciliad laser yn uchel iawn, a hyd yn oed os yw'r rhif gwrthdroad dwysedd gronynnau yn cronni i lefel uchel iawn, ni fydd yn cynhyrchu osciliad: pan fydd y rhif gwrthdroad gronynnau yn cyrraedd y gwerth brig, gwerth Q y ceudod yn cynyddu'n sydyn, a fydd yn achosi cynnydd y cyfrwng laser i ragori'n fawr ar y trothwy a chynhyrchu osgiliadau yn gyflym iawn. Ar yr adeg hon, bydd egni'r gronynnau a storir yn y cyflwr metasefydlog yn cael ei drawsnewid yn gyflym yn egni ffotonau. Mae'r ffotonau'n cynyddu ar gyfradd hynod o uchel, a gall y laser allbwn pwls laser gyda phŵer brig uchel a lled cul.
Oherwydd bod colli'r ceudod soniarus yn cynnwys colled adlewyrchiad, colled amsugno, colled diffreithiant, colled gwasgariad a cholled trosglwyddo, defnyddir gwahanol ddulliau i reoli gwahanol fathau o golledion i ffurfio gwahanol dechnolegau cyfnewid-Q. Ar hyn o bryd, y technolegau cyfnewid-Q cyffredin yw: cyfnewid Q acwto-optig, newid Q electro-optig a chyfnewid Q lliw.
4. cloi modd:
Gall cyfnewid-Q gywasgu lled pwls laser i gael corbys laser gyda lled pwls o'r drefn microsecondau a phŵer brig y drefn gigawat. Mae technoleg cloi modd yn dechnoleg sy'n modiwleiddio'r laser ymhellach mewn ffordd arbennig, gan orfodi cam pob modd hydredol osciliad yn y laser i gael ei osod, fel bod pob modd yn cael ei arosod yn gydlynol i gael curiad uwchsyth. Gan ddefnyddio technoleg cloi modd, gellir cael corbys laser ultrashort gyda lled pwls y drefn femtoseconds a phŵer brig sy'n uwch na threfn wat T. Mae technoleg cloi modd yn golygu bod yr ynni laser wedi'i grynhoi'n fawr mewn amser ac ar hyn o bryd dyma'r dechnoleg fwyaf datblygedig ar gyfer cael laserau pŵer brig uchel.
Egwyddor cloi modd: Yn gyffredinol, mae laserau heb eu hehangu'n unffurf bob amser yn cynhyrchu sawl dull hydredol. Gan nad oes perthynas bendant rhwng amlder a chyfnod cychwynnol pob modd, mae'r moddau yn anghydlynol â'i gilydd, felly'r allbwn arddwysedd golau trwy ddulliau hydredol lluosog yw adio anghydlynol pob modd hydredol. Mae dwyster golau allbwn yn amrywio'n afreolaidd dros amser. Mae cloi modd yn caniatáu i foddau hydredol lluosog a all fodoli yn y ceudod soniarus osgiliadu'n gydamserol, yn cadw cyfyngau amlder pob modd osciliad yn gyfartal ac yn cadw eu cyfnodau cychwynnol yn gyson, fel bod y laser yn allbynnu dilyniant pwls byr gyda chyfnodau rheolaidd a chyfartal mewn amser.
Mode-locking technology is divided into active mode locking and passive mode locking. Active mode locking: insert a modulator with a modulation frequency v=c/2L into the resonance to modulate the amplitude and phase of the laser output to achieve synchronous vibration of each longitudinal mode. Passive mode locking: insert a dye box with saturated absorption characteristics into the laser cavity. The absorption coefficient of the dye box with saturable absorption characteristics will decrease with the increase of light intensity. In the laser, as the optical pump excites the working material, each longitudinal mode will occur randomly, and the light field will fluctuate in intensity due to their superposition. When some longitudinal modes are coherently enhanced by chance, parts with stronger light intensity appear, while other parts are weaker. These stronger parts are less absorbed by the dye and have little loss. The weaker parts are absorbed more by the dye and become weaker. As a result of the light field passing through the dye many times, the strong and weak parts are clearly distinguished, and eventually these longitudinal mode coherently enhanced parts are selected in the form of narrow pulses. Passive mode locking has certain requirements for the optical properties of the dye box: the absorption line of the dye must be very close to the laser wavelength; the line width of the absorption line must be >= lled y llinell laser; rhaid i'r amser ymlacio fod yn fyrrach na'r amser y mae'n ei gymryd i'r pwls deithio yn ôl ac ymlaen unwaith.
