Dawn l-erba 'teknoloġiji huma diskussi flimkien minħabba li kollha jaffettwaw direttament il-karatteristiċi tal-ħruġ tal-kavità reżonanti 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. Għandu l-aħjar interferenza spazjali u 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 l-oxxillazzjoni tal-lejżer biex jrażżnu l-operat tal-biċċa l-kbira tal-frekwenzi reżonanti f'lejżers b'ħafna modi, u uża 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: wieħed huwa l-għażla tal-modalità lonġitudinali tal-lejżer; 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; dan tal-aħħar jaffettwa prinċipalment l-uniformità tal-intensità tad-dawl tal-ħruġ tal-lejżer u jtejjeb il-luminożità tal-lejżer.
1)Għażla tal-modalità lonġitudinali: Biex ittejjeb il-monokromatiċità u t-tul tal-koerenza tar-raġġ, il-laser jeħtieġ li 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-Ploy, metodu ta' tliet mera, 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' emissjoni tal-linja relatat mal-ordni tal-modalità trasversali u telf ieħor indipendenti mill-mod ta 'oxxillazzjoni. L-essenza tal-għażla tal-modalità trasversali fundamentali hija li l-modalità TEM00 tilħaq kundizzjonijiet ta 'oxxillazzjoni u irażżan l-oxxillazzjoni ta' modi trasversali ta 'ordni ogħla. Għalhekk, għandna bżonn biss nikkontrollaw it-telf ta 'emissjoni tal-linja ta' kull modalità ta 'ordni għolja biex niksbu l-iskop li tagħżel modi trasversali. B'mod ġenerali, sakemm l-oxxillazzjonijiet tal-modalità TEM01 u TEM10 li huma ordni ogħla mill-modalità trasversali fundamentali jistgħu jiġu mrażżna, l-oxxillazzjonijiet ta 'modi oħra ta' ordni ogħla jistgħu jiġu mrażżna. Metodi komuni jinkludu: metodu ta 'apertura, metodu ta' apertura li jiffoka u metodu ta 'teleskopju intra-kavità, kavità konkava-konvessa, bl-użu ta' għażla tal-mod Q-switched, eċċ.
2. Stabbilizzazzjoni tal-frekwenza:
Wara li l-lejżer jikseb oxxillazzjoni ta 'frekwenza waħda permezz tal-għażla tal-mod, il-frekwenza reżonanti xorta se timxi fil-wisa' lineari kollu minħabba bidliet fil-kundizzjonijiet interni u esterni. 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 fi żmien kontinwu tax-xogħol. Iktar ma jkun żgħir il-proporzjon, iktar tkun għolja l-istabbiltà tal-frekwenza. Ir-riproduzzjoni tal-frekwenza hija l-bidla relattiva fil-frekwenza meta l-lejżer jintuża f'ambjenti differenti. Il-metodi ta 'stabbilizzazzjoni tal-frekwenza huma maqsuma f'żewġ tipi: passivi u attivi. Metodi speċifiċi ta 'stabbilizzazzjoni tal-frekwenza jinkludu: 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 'quċċata żgħar b'intensitajiet u wisgħat li jvarjaw fil-medda ta' mikrosekonda. Din is-sekwenza tal-polz tad-dawl iddum għal mijiet ta 'mikrosekondi jew saħansitra millisekondi, 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-ħruġ 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=2T"Enerġija maħżuna fil-kavità reżonanti/Enerġija mitlufa għal kull ċiklu ta' oxxillazzjoni.
F'dan iż-żmien, il-prinċipju tal-oxxillazzjoni tal-lejżer Q-switching: ċertu metodu huwa użat biex jagħmel il-kavità reżonanti fi stat ta 'valur ta' telf għoli u Q baxx fil-bidu tal-ippumpjar. Il-limitu tal-oxxillazzjoni 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 jiżdied f'daqqa, li jikkawża li l-qligħ tal-medju tal-lejżer jaqbeż ħafna l-limitu, u l-oxxillazzjoni sseħħ estremament malajr. F'dan iż-żmien, l-enerġija tal-partiċelli maħżuna fl-istat metastabbli se tiġi kkonvertita malajr fl-enerġija tal-fotoni, u l-fotoni jiżdiedu b'rata estremament għolja. Il-lejżer jista 'joħroġ 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 'radjazzjoni, telf ta' tifrix u telf ta 'trażmissjoni, jintużaw metodi differenti biex jikkontrollaw tipi differenti ta' telf biex jiffurmaw teknoloġiji Q-switching differenti. Fil-preżent, it-teknoloġiji komuni tal-Q-switching huma: Q-switching akusto-optic, Q-switching elettro-ottiku u Q-switching taż-żebgħa.
4. Sokor tal-mod:
Q-switching jista 'jikkompressa l-wisa' tal-polz tal-lejżer u jikseb impulsi tal-lejżer b'wisa 'tal-polz ta' l-ordni ta 'mikrosekondi u qawwa massima ta' l-ordni ta 'gigawatts. It-teknoloġija tal-qfil tal-modalità hija teknoloġija li timmodula aktar il-lejżer b'mod speċjali, u ġġiegħel il-fażijiet tal-modi lonġitudinali varji li joxxillaw fil-lejżer jiġu ffissati, sabiex kull modalità tkun tista 'tiġi koerentement superimposta biex tikseb impulsi 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 ta 'qfil tal-mod: Ġeneralment, 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 modalità, kull modalità hija inkoerenti ma' xulxin, għalhekk il-ħruġ tal-intensità tad-dawl minn modi lonġitudinali multipli hija ż-żieda inkoerenti ta 'kull modalità 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.
It-teknoloġija tal-qfil tal-modalità hija maqsuma f'illokkjar tal-modalità attiva u qfil tal-modalità passiva. Qfil tal-mod attiv: daħħal modulatur bi frekwenza ta 'modulazzjoni v=c/2L fil-kavità reżonanti biex timmodula l-amplitudni u l-fażi tal-output tal-lejżer biex tikseb vibrazzjoni sinkronika ta' kull modalità lonġitudinali. Qfil tal-modalità passiva: daħħal kaxxa taż-żebgħa b'karatteristiċi ta 'assorbiment saturat fil-kavità tal-lejżer. Il-koeffiċjent ta 'assorbiment tal-kaxxa taż-żebgħa b'karatteristiċi ta' assorbiment saturabbli se jonqos biż-żieda tal-intensità tad-dawl. Fil-lejżer, peress li l-pompa ottika teċita l-materjal tax-xogħol, kull mod lonġitudinali se jseħħ b'mod każwali, u l-kamp tad-dawl ivarja fl-intensità minħabba s-superpożizzjoni tagħhom. Meta xi modi lonġitudinali jittejbu b'mod koerenti b'kumbinazzjoni, jidhru partijiet b'intensità tad-dawl aktar b'saħħitha, filwaqt li partijiet oħra huma aktar dgħajfa. Dawn il-partijiet aktar b'saħħithom huma assorbiti inqas miż-żebgħa u t-telf mhuwiex kbir. Il-partijiet l-aktar dgħajfa huma assorbiti aktar miż-żebgħa u jsiru aktar dgħajfa. Bħala riżultat tal-qasam tad-dawl li jgħaddi miż-żebgħa ħafna drabi, il-partijiet b'saħħithom u dgħajfa huma distinti b'mod ċar, u finalment dawn il-partijiet ta 'titjib koerenti tal-mod lonġitudinali jintgħażlu fil-forma ta' impulsi dojoq. L-illokkjar tal-modalità passiva għandu ċerti rekwiżiti fuq il-proprjetajiet ottiċi tal-kaxxa taż-żebgħa: il-linja ta 'assorbiment taż-żebgħa għandha tkun qrib ħafna tal-wavelength tal-lejżer; il-wisa 'tal-linja tal-linja ta' assorbiment għandha tkun akbar minn jew ugwali għall-wisa 'tal-linja tal-lejżer; u l-ħin ta 'rilassament għandu jkun iqsar mill-ħin li jieħu biex il-polz jivvjaġġa 'l quddiem u lura fil-kavità.
