Dawn l-erba 'teknoloġiji huma diskussi flimkien minħabba li kollha jaffettwaw direttament il-karatteristiċi tal-ħruġ tar-reżonanza tal-lejżer.
1. Għażla tal-mod:
L-għażla tal-modalità hija fil-fatt għażla tal-frekwenza. Il-biċċa l-kbira tal-lejżers jużaw kavitajiet reżonanti itwal biex jiksbu enerġija tal-ħruġ akbar, li tagħmel il-produzzjoni tal-lejżer multi-mode. Madankollu, meta mqabbel ma 'modi ta' ordni ogħla, il-modalità trasversali fundamentali (modalità TEM00) għandha l-karatteristiċi ta 'luminożità għolja, angolu żgħir ta' diverġenza, distribuzzjoni uniformi tal-intensità tad-dawl radjali, u frekwenza ta 'oxxillazzjoni waħda, u għandha l-aħjar spazjali u interferenza temporali. Għalhekk, laser mod trasversali fundamentali wieħed huwa sors ta 'dawl koerenti ideali, li huwa importanti ħafna għal applikazzjonijiet bħall-interferometrija tal-lejżer, analiżi spettrali u proċessar tal-lejżer. Sabiex jintlaħqu dawn il-kundizzjonijiet, għandhom jiġu adottati miżuri biex jillimitaw il-modalità tal-oxxillazzjoni tal-lejżer biex irażżnu l-operat tal-biċċa l-kbira tal-frekwenzi reżonanti f'lejżers b'ħafna modi, u tuża t-teknoloġija tal-għażla tal-mod biex tikseb output tal-lejżer b'mod wieħed ta 'frekwenza waħda.
L-għażla tal-modalità hija maqsuma f'żewġ modi: waħda hija l-għażla tal-modalità lonġitudinali tal-lejżer, u l-oħra hija l-għażla tal-modalità trasversali tal-lejżer. L-ewwel għandu impatt akbar fuq il-frekwenza tal-ħruġ tal-lejżer u jista 'jtejjeb ħafna l-koerenza tal-lejżer: l-aħħar jaffettwa prinċipalment l-uniformità tal-intensità tad-dawl tal-ħruġ tal-lejżer u jtejjeb il-luminożità tal-lejżer.
Għażla tal-modalità lonġitudinali: Biex ittejjeb il-monokromatiċità u t-tul tal-koerenza tar-raġġ tad-dawl, huwa meħtieġ li l-lejżer jaħdem f'modalità lonġitudinali waħda. Madankollu, ħafna lejżers spiss ikollhom diversi modi lonġitudinali li joxxillaw fl-istess ħin. Għalhekk, biex tiddisinja laser mod lonġitudinali wieħed, għandu jintuża metodu ta 'għażla ta' frekwenza. Metodi komuni jinkludu: metodu ta 'kavità qasira, metodu etalon Fabry-Pulloff, metodu ta' tliet rifletturi, eċċ.
2) Għażla tal-mod trasversali: Il-kundizzjoni għall-oxxillazzjoni tal-lejżer hija li l-koeffiċjent tal-qligħ għandu jkun akbar mill-koeffiċjent tat-telf. It-telf jista 'jinqasam f'telf ta' diffrazzjoni relatat mal-ordni tal-modalità trasversali u telf ieħor mhux relatat mal-mod ta 'oxxillazzjoni. L-essenza tal-għażla tal-modalità trasversali fundamentali hija li l-modalità TEM00 tilħaq il-kundizzjoni tal-oxxillazzjoni, filwaqt li l-oxxillazzjoni tal-modalità trasversali ta 'ordni ogħla hija mrażżna. Għalhekk, l-iskop tal-għażla tal-modalità trasversali jista 'jinkiseb billi sempliċement tikkontrolla t-telf ta' trasmissjoni ta 'kull modalità ta' ordni ogħla. B'mod ġenerali, sakemm l-oxxillazzjonijiet tal-modalità TEM01 u TEM10 li huma ordni ogħla mill-modalità trasversali fundamentali jistgħu jiġu mrażżna, l-oxxillazzjoni ta 'modi oħra ta' ordni ogħla tista 'tiġi mrażżna. Metodi komuni jinkludu: metodu ta 'apertura, metodu ta' apertura li jiffoka u kavità konkava-konvessa, għażla tal-mod li tuża Q-switching, eċċ Metodu tat-teleskopju intrakavity,
2. Stabbilizzazzjoni tal-frekwenza:
Wara li l-lejżer jikseb oxxillazzjoni ta 'frekwenza waħda permezz tal-għażla tal-mod, minħabba bidliet fil-kundizzjonijiet interni u esterni, il-frekwenza reżonanti xorta se tiċċaqlaq fil-wisa' lineari kollu. Dan il-fenomenu jissejjaħ "drift tal-frekwenza". Minħabba l-eżistenza tad-drift, tqum il-problema tal-istabbiltà tal-frekwenza tal-lejżer. L-għan tal-istabbilizzazzjoni tal-frekwenza huwa li tipprova tikkontrolla dawn il-fatturi kontrollabbli biex timminimizza l-interferenza tagħhom mal-frekwenza tal-oxxillazzjoni, u b'hekk tittejjeb l-istabbiltà tal-frekwenza tal-lejżer.
L-istabbiltà tal-frekwenza tinkludi żewġ aspetti: l-istabbiltà tal-frekwenza u r-riproduċibbiltà tal-frekwenza. L-istabbiltà tal-frekwenza tirreferi għall-proporzjon tad-drift tal-frekwenza tal-laser mal-frekwenza tal-oxxillazzjoni matul il-ħin tax-xogħol sub-kontinwu. Iktar ma jkun żgħir il-proporzjon, iktar tkun għolja l-istabbiltà tal-frekwenza. Ir-riproduċibilità tal-frekwenza hija l-bidla relattiva fil-frekwenza meta l-lejżer jintuża f'ambjenti differenti. Il-metodi ta 'stabbilizzazzjoni tal-frekwenza huma maqsuma f'tipi passivi u attivi. Il-metodi speċifiċi ta 'stabbilizzazzjoni tal-frekwenza huma: Metodu ta' sag tal-ħaruf u metodu ta 'assorbiment tas-saturazzjoni.
3. Q-swiċċjar:
Ġeneralment, l-impulsi tad-dawl li joħorġu minn lejżers tal-polz ta 'stat solidu mhumiex impulsi lixxi singoli, iżda sekwenza ta' impulsi ta 'spike żgħar b'intensitajiet differenti fil-livell ta' mikrosekonda. Din is-sekwenza tal-polz tad-dawl iddum għal mijiet ta 'mikrosekondi jew saħansitra ftit minn għaxra ta' sekonda, u l-ogħla qawwa tagħha hija biss għexieren ta 'kilowatts, li hija 'l bogħod milli tissodisfa l-ħtiġijiet ta' applikazzjonijiet prattiċi bħal radar tal-lejżer u firxa tal-lejżer. Għal din ir-raġuni, xi nies ipproponew il-kunċett ta 'Q-switching, li tejbet il-prestazzjoni tal-output tal-impulsi tal-lejżer b'diversi ordnijiet ta' kobor, ikkompressa l-wisa 'tal-polz għal-livell nanosecond, u l-ogħla qawwa hija għolja daqs gigawatts.
Q tirreferi għall-fattur ta 'kwalità tal-kavità reżonanti tal-lejżer. Il-formula speċifika hija Q=2n*enerġija maħżuna fil-kavità reżonanti/enerġija mitlufa għal kull ċiklu ta' oxxillazzjoni.
Prinċipju ta 'qlib tal-Q: Ċertu metodu huwa użat biex jagħmel il-kavità reżonanti fi stat ta' telf għoli u ta 'valur Q baxx fil-bidu tal-ippumpjar. F'dan iż-żmien, il-limitu tal-oxxillazzjoni tal-lejżer huwa għoli ħafna, u anke jekk in-numru tal-inverżjoni tad-densità tal-partikuli jakkumula għal livell għoli ħafna, mhux se jipproduċi oxxillazzjoni: meta n-numru tal-inverżjoni tal-partiċelli jilħaq il-valur massimu, il-valur Q tal-kavità tiżdied f'daqqa waħda, li tikkawża li l-qligħ tal-mezz tal-lejżer jaqbeż ħafna l-limitu u jipproduċi oxxillazzjonijiet estremament malajr. F'dan iż-żmien, l-enerġija tal-partiċelli maħżuna fl-istat metastabbli se tiġi kkonvertita malajr fl-enerġija tal-fotoni. Il-fotoni jiżdiedu b'rata estremament għolja, u l-lejżer jista 'jagħti polz tal-lejżer b'qawwa għolja għolja u wisa' dejqa.
Minħabba li t-telf tal-kavità reżonanti jinkludi telf ta 'rifless, telf ta' assorbiment, telf ta 'diffrazzjoni, telf ta' tifrix u telf ta 'trażmissjoni, jintużaw metodi differenti biex jikkontrollaw tipi differenti ta' telf biex jiffurmaw teknoloġiji Q-switching differenti. Bħalissa, it-teknoloġiji komuni Q-switching huma: Q-switching akusto-optic, Q-switching elettro-ottiku u Q-switching taż-żebgħa.
4. Qfil tal-mod:
Q-switching jista 'jikkompressa l-wisa' tal-polz tal-lejżer biex jikseb impulsi tal-lejżer b'wisa 'tal-polz ta' l-ordni ta 'mikrosekondi u qawwa massima ta' l-ordni ta 'gigawatts. It-teknoloġija ta 'l-illokkjar tal-mod hija teknoloġija li timmodula aktar il-lejżer b'mod speċjali, u ġġiegħel il-fażi ta' kull modalità lonġitudinali li toxxilla fil-lejżer biex tiġi ffissata, sabiex kull modalità tkun superimposta b'mod koerenti biex tikseb polz ultrashort. Bl-użu tat-teknoloġija tal-qfil tal-mod, jistgħu jinkisbu impulsi tal-laser ultrashort b'wisa 'tal-polz tal-ordni ta' femtosekondi u qawwa massima ogħla mill-ordni ta 'T watts. It-teknoloġija tal-illokkjar tal-modalità tagħmel l-enerġija tal-lejżer ikkonċentrata ħafna fil-ħin u bħalissa hija l-aktar teknoloġija avvanzata għall-kisba ta 'lejżers ta' qawwa għolja.
Prinċipju tal-qfil tal-mod: B'mod ġenerali, lejżers mwessgħin b'mod mhux uniformi dejjem jipproduċu modi lonġitudinali multipli. Peress li m'hemm l-ebda relazzjoni definita bejn il-frekwenza u l-fażi inizjali ta 'kull mod, il-modi huma inkoerenti ma' xulxin, għalhekk l-output tal-intensità tad-dawl minn modi lonġitudinali multipli hija ż-żieda inkoerenti ta 'kull mod lonġitudinali. L-intensità tad-dawl tal-ħruġ tvarja b'mod irregolari maż-żmien. L-illokkjar tal-mod jippermetti modi lonġitudinali multipli li jistgħu jeżistu fil-kavità reżonanti biex joxxillaw b'mod sinkroniku, iżomm l-intervalli tal-frekwenza ta 'kull mod ta' oxxillazzjoni ugwali u jżomm il-fażijiet inizjali tagħhom kostanti, sabiex il-laser joħroġ sekwenza ta 'polz qasira b'intervalli regolari u ugwali fil-ħin.
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 >= il-wisa' tal-linja tal-lejżer; il-ħin ta 'rilassament għandu jkun iqsar mill-ħin li jieħu biex il-polz jivvjaġġa 'l quddiem u lura darba.
