Trafodir y pedair technoleg hyn gyda'i gilydd oherwydd eu bod i gyd yn effeithio'n uniongyrchol ar nodweddion allbwn y ceudod soniarus 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 osgiliad sengl. Mae ganddo'r ymyrraeth ofodol ac amser gorau. 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 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.
Rhennir dewis modd yn ddwy ffordd: un yw dewis modd hydredol laser; y llall yw dewis modd traws 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.
1)Dewis modd hydredol: Er mwyn gwella monocromatigrwydd a hyd cydlyniad y trawst, mae angen i'r laser weithio mewn un modd 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-Ploy, dull tri-drych, 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 colledion yn golledion allyriadau llinell sy'n gysylltiedig â'r gorchymyn modd traws a cholledion eraill sy'n annibynnol ar y modd osciliad. Hanfod dewis y modd trawslin sylfaenol yw gwneud i'r modd TEM00 gyrraedd amodau osgiliad ac atal osgiliad moddau ardraws lefel uwch. Felly, nid oes ond angen i ni reoli colled allyriadau llinell pob modd lefel uchel i gyflawni'r pwrpas o ddewis moddau traws. 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 osgiliadau moddau lefel uwch eraill. Mae dulliau cyffredin yn cynnwys: dull agorfa, dull agorfa ffocysu a dull telesgop o fewn y ceudod, ceudod ceugrwm-amgrwm, defnyddio dewis modd cyfnewid-Q, ac ati.
2. Sefydlogi amlder:
Ar ôl i'r laser gael osciliad amledd sengl trwy ddewis modd, bydd yr amledd soniarus yn dal i symud o fewn y lled llinellol cyfan oherwydd newidiadau mewn amodau mewnol ac allanol. 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 o fewn amser gweithio parhaus. Y lleiaf yw'r gymhareb, yr uchaf yw'r sefydlogrwydd amledd. Atgynhyrchu amledd yw'r newid cymharol mewn amlder pan ddefnyddir y laser mewn gwahanol amgylcheddau. Rhennir dulliau sefydlogi amlder yn ddau fath: goddefol a gweithredol. Mae dulliau sefydlogi amlder penodol yn cynnwys: Dull sag cig oen a dull amsugno dirlawnder.
3. Q-newid:
Yn gyffredinol, nid yw allbwn curiadau golau gan laserau pwls cyflwr solet yn gorbys llyfn sengl, ond yn gyfres o gorbys brig bach gyda dwyster a lled amrywiol yn yr ystod microsecond. Mae'r dilyniant pwls ysgafn hwn yn para am gannoedd o ficroeiliadau neu hyd yn oed milieiliadau, a dim ond degau o gilowatau 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 Q=2T"Ynni sy'n cael ei storio yn y ceudod soniarus/Ynni a gollwyd fesul cylch osciliad.
Ar yr adeg hon, egwyddor osciliad laser Q-switsh: defnyddir dull penodol i wneud y ceudod soniarus mewn cyflwr colled uchel ac isel-Q gwerth ar ddechrau'r pwmpio. Mae'r trothwy oscillation 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, mae gwerth Q y ceudod yn cynyddu'n sydyn, a fydd yn achosi i gynnydd y cyfrwng laser fod yn fwy na'r trothwy yn fawr, a bydd osciliad yn digwydd yn gyflym iawn. Ar yr adeg hon, bydd egni'r gronynnau sy'n cael eu storio yn y cyflwr metasefydlog yn cael eu trosi'n gyflym yn egni ffotonau, a bydd y ffotonau yn cynyddu ar gyfradd hynod o uchel. 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 ymbelydredd, colled gwasgariad a cholled trosglwyddo, defnyddir gwahanol ddulliau i reoli gwahanol fathau o golledion i ffurfio gwahanol dechnolegau cyfnewid Q. Ar hyn o bryd, technolegau cyfnewid-Q cyffredin yw: cyfnewid Q acwto-optig, cyfnewid Q electro-optig a chyfnewid Q lliw.
4. cloi modd:
Gall cyfnewid-Q gywasgu lled pwls laser a chael 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 cyfnodau'r gwahanol foddau hydredol sy'n oscillaidd yn y laser i gael eu gosod, fel y gellir arosod pob modd yn gydlynol i gael corbys uwchsyth. Gan ddefnyddio technoleg cloi modd, gellir cael corbys laser ultrashort gyda lled pwls o'r 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 pob modd yn anghydlynol â'i gilydd, felly mae allbwn dwyster golau trwy ddulliau hydredol lluosog yn ychwanegiad anghydlynol o bob 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.
Rhennir technoleg cloi modd yn gloi modd gweithredol a chloi modd goddefol. Cloi modd gweithredol: mewnosod modiwleiddiwr ag amledd modiwleiddio v=c/2L yn y ceudod soniarus i fodiwleiddio osgled a chyfnod yr allbwn laser i gyflawni dirgryniad cydamserol pob modd hydredol. Cloi modd goddefol: mewnosodwch flwch llifyn gyda nodweddion amsugno dirlawn i'r ceudod laser. Bydd cyfernod amsugno'r blwch lliwio â nodweddion amsugno dirlawn yn lleihau gyda chynnydd dwyster golau. Yn y laser, wrth i'r pwmp optegol gyffroi'r deunydd gweithio, bydd pob modd hydredol yn digwydd ar hap, a bydd y maes golau yn amrywio mewn dwyster oherwydd eu harosodiad. Pan fydd rhai moddau hydredol yn cael eu gwella'n gydlynol trwy siawns, mae rhannau â dwyster golau cryfach yn ymddangos, tra bod rhannau eraill yn wannach. Mae'r rhannau cryfach hyn yn cael eu hamsugno'n llai gan y llifyn ac nid yw'r golled yn fawr. Mae'r rhannau gwannach yn cael eu hamsugno'n fwy gan y llifyn ac yn dod yn wannach. O ganlyniad i'r maes golau sy'n mynd trwy'r llifyn lawer gwaith, mae'r rhannau cryf a gwan yn cael eu gwahaniaethu'n glir, ac yn olaf mae'r rhannau gwella cydlynol modd hydredol hyn yn cael eu dewis ar ffurf corbys cul. Mae gan gloi modd goddefol ofynion penodol ar briodweddau optegol y blwch lliwio: rhaid i linell amsugno'r llifyn fod yn agos iawn at donfedd y laser; rhaid i led llinell y llinell amsugno fod yn fwy na lled y llinell laser neu'n hafal iddo; a rhaid i'r amser ymlacio fod yn fyrrach na'r amser y mae'n ei gymryd i'r pwls deithio yn ôl ac ymlaen yn y ceudod.
