0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

如何用AWG实现脉冲激光输出

Sophia_wff 来源:Sophia_wff 作者:Sophia_wff 2024-10-14 18:02 次阅读

脉冲激光二极管提供强功率短脉冲的能力,使其成为目标指定和测距等军事应用的理想选择。事实上,开发这些二极管的许多历史动机都有军事渊源。然而,当今的技术进步和成本降低的大背景之下,在测试测量和医学领域新的应用得以开辟。

然而,要充分利用这些二极管的潜力,精确控制其脉冲输出至关重要。本文将深入探讨如何使用任意波形发生器(AWG),特别是德思特TS-AWG7000系列,来实现对脉冲激光输出的高效控制,同时解析这一技术背后的原理及其在多个行业中的实际应用。

一、连续激光和脉冲激光

标准激光二极管的发射功率从几毫瓦到几瓦的连续辐射,而脉冲激光器以较低的占空比运行输出,因此散热较低。脉冲激光器和连续激光器的另一个不同点是脉冲激光器输出端面的反射率通常要低得多。

典型的连续激光器的阈值保持较低,它的发射宽度限制在5至35 µm。尽管激光阈值电流与该宽度成正比,但脉冲激光器产生的高增益允许发射宽度增加至400 µm,峰值功率也相应增加。如果不采取预防措施,这种宽度和短谐振器在高增益下的组合可能会导致旋转,其中循环功率在增益区域内跳动,而不是在端面之间直接来回跳动。

影响激光器阈值的另一个因素是光束发散角。脉冲激光器的结构通常配置为提供小于25°的光束发散角,而典型的连续激光器则提供35°至45°的光束发散角。更紧密的光束是通过允许光子扩散到“大光学腔”中来实现的,这是横向较弱的波导,减少了增益区域中的光子数量。由于脉冲激光结构中没有内置横向波导,因此该方向上的光束发散度通常为10°。

脉冲激光二极管用高电流脉冲驱动,产生短的高功率光脉冲。为了实现大多数应用所需的非常高的峰值光功率,占空比通常保持在0.1%以下。这意味着100 ns光脉冲之后会出现100 µs的暂停;换而言之,可提供重复率在千赫兹范围内的非常短的脉冲。最大脉冲长度通常在200 ns范围内;更常见的是3到50 ns之间的脉冲。产生这些光脉冲需要10 A左右的电流。如此高的电流水平需要快速开关晶体管和适当的电路,所有电气连接保持尽可能短以减少电感损耗。

在受益于连续激光技术进步的同时,脉冲激光器也经过了优化,可在其独特的应用中提供高性能并促进经济生产。当第一批商用GaAs脉冲激光器问世时,其波长为905 nm。它接近硅探测器的峰值响应度,并且附近有一个水吸收峰,这减少了环境光的干扰并提高了探测灵敏度。随着新技术和基于不同半导体材料的激光器的出现,生产各种波长的激光器变得可行。在1550nm范围内工作的激光器因其出色烟雾种的传输能力而受到更多关注。另一个明显的优点是,与较短的波长相比,该波长对视力的危害较小。

二、飞行时间和其他功能

脉冲激光二极管的许多应用都是重要测距应用的变体,其中通过测量从目标反射或反向散射的激光脉冲的飞行时间来计算目标距离。利用这一原理,一些更复杂的仪器可以在长达10公里的距离内进行精确测量。例如,警用激光“测速枪”可以在1000米(3300英尺)的高度测量高达155英里/小时(250公里/小时)的车辆速度,精度为1%到3%。与传统的射频测速枪不同,传统的射频测速枪直接根据反射信号中的多普勒频移的大小来测量速度,而激光测速枪通过比较不同时间的距离测量来计算速度。

由于成本降低,对眼睛安全的测距仪已可用于各种娱乐活动。例如,猎人可以购买激光测距设备来测量到目标的距离,在数百米的范围内精度可达一两米。

同样,高尔夫球手可以购买便宜的激光测距仪来尝试改善他们的障碍。在一些人可能认为在某些应用中,汽车工程师正在开发基于脉冲激光二极管的测距仪,以警告驾驶员注意危险。激光测距传感器也被广泛使用。脉冲激光二极管在汽车防撞系统中提供光信号,用作船舶的导航辅助设备,特别是在港口。

wKgaoWcM7DKAdV5-AAA9jqrURIY53.webp

在激光安全扫描仪中,脉冲激光二极管会在自动化生产线等潜在危险区域周围形成光幕。使用编码脉冲发射,可以监控二维窗帘以区分想要的形状。脉冲激光二极管的高峰值功率与雪崩光电二极管结合使用时,可提供区分形状所需的灵敏度。除了充当安全接口之外,此类设备还可以提供远程管理和诊断功能。类似的系统越来越多地部署在智能高速公路上,以调节流量并识别收费站的车辆。

此外,重要的研究支持脉冲激光二极管在激光针灸和治疗等医疗应用中,具有明显的伤口愈合能力。这里优选625至905 nm光谱范围内的波长。后者的波长深入渗透到组织和骨骼中,以减轻关节的疼痛、肿胀和炎症以及其他疾病。激光必须是脉冲的,以达到穿透和吸收所需的功率,而不损坏细胞。

使用激光二极管生成短而强大的脉冲代表了一种适用于各种应用的使能技术,而由于技术或经济原因,连续激光二极管无法解决这些应用。Laser Components和其他制造商已开发出商业产品,并为此类应用提供850、905和1550 nm的器件,具有多种输出功率和发射面积,包括单个发射器和堆叠器件。

德思特TS-AWG7000允许您直接控制脉冲激光二极管,或使用电光或声光调制器间接控制它。


wKgZoWcM7DKAT_HNAABNWP0b0V404.webp

脉冲激光二极管需要以高振幅和非常短且窄的脉冲进行驱动:德思特TS-AWG7000可以创建矩形、高斯、指数形状脉冲,振幅高达5 Vpp、110 ps的上升和下降时间以及最小脉冲宽度230皮秒。

以下屏幕截图显示了使用德思特任意波形发生器UI界面下,轻松创建不同脉冲并通过示波器显示它们的可能性。

wKgaoWcM7DKABxfvAABCUPlmKBA04.webp

wKgZoWcM7DOAb6FjAABQHoTLFg862.webp

wKgaoWcM7DOAaQvEAAAl4DBypHU30.webp

wKgZoWcM7DSAMsh0AABajj8p3_k22.webp

wKgaoWcM7DSAHAAcAAAjZB02a3c09.webp

END

德思特TS-AWG7000系列为您提供极其灵活的高性能解决方案,可生成应对当今量子光学、光子学和激光应用挑战所需的所有类型的脉冲或信号。

wKgZoWcM7DWAZvmUAABHSq0I1CU27.webp

新行业的要求和新产品的开发增加了对尖端测试设备仪器的需求,德思特TS-AWG7000可以满足最苛刻的应用和科学家的最新想法。

审核编辑 黄宇

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 激光
    +关注

    关注

    19

    文章

    3188

    浏览量

    64451
  • 激光器
    +关注

    关注

    17

    文章

    2514

    浏览量

    60335
  • AWG
    AWG
    +关注

    关注

    1

    文章

    50

    浏览量

    16840
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    上海光机所在掺铥钪酸钆脉冲激光研究方面取得进展

    图1 Tm:GdScO3板条激光器实验装置图 近期,中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部研究团队在Tm:GdScO3脉冲激光研究方面取得了新的进展。相关研究成果以“Output
    的头像 发表于 12-12 06:24 102次阅读
    上海光机所在掺铥钪酸钆<b class='flag-5'>脉冲激光</b>研究方面取得进展

    脉冲激光焊和连续激光焊怎么选?

    脉冲激光焊接机和连续激光焊接机是两种常见的激光焊接设备类型,它们各有特点和应用场景。以下是它们的区别以及各自的优劣势:130+7094*0762=电化号 1. 脉冲激光焊接机 特点
    的头像 发表于 12-02 10:50 135次阅读
    <b class='flag-5'>脉冲激光</b>焊和连续<b class='flag-5'>激光</b>焊怎么选?

    超短脉冲激光辅助碳化硅晶圆切片

      当今科技迅速发展,超短脉冲激光技术作为一项重要的特种加工技术,引起了广泛关注。超短脉冲激光以其极短的脉冲宽度和高能量密度,在微纳加工领域备受瞩目。在诸多应用中,超短脉冲激光辅助碳化
    的头像 发表于 11-25 10:02 184次阅读
    超短<b class='flag-5'>脉冲激光</b>辅助碳化硅晶圆切片

    TS-AWG控制电光调制器:推动科技应用新发展的利器

    一、电光调制有什么用? 如今,基于光学、光子学和脉冲激光以及电光调制器的应用正变得极为流行,最新一代科学家正在为其实际应用开辟新领域,如汽车激光雷达、医疗解决方案、航空航天和国防、量子和激光传感器
    的头像 发表于 11-04 10:42 178次阅读
    TS-<b class='flag-5'>AWG</b>控制电光调制器:推动科技应用新发展的利器

    SOLMATES:准分子激光器推进脉冲激光沉积

    改进,以支持更多种类的薄膜工艺,同时还可以实现灵活的工艺优化。 Solmates 位于荷兰恩斯赫德,该公司专业研发脉冲激光沉积 (PLD) 技术,已着手为不断发展的薄膜行业开发功能强大且使用方便的沉积设备。 解决方案 Solmates 团队使用了 PLD。这是一种物理气
    的头像 发表于 09-19 06:22 248次阅读
    SOLMATES:准分子<b class='flag-5'>激光</b>器推进<b class='flag-5'>脉冲激光</b>沉积

    上海光机所在重频和波长灵活的飞秒脉冲激光产生方面取得进展

    输出脉冲的工作波长范围。 在实验中,利用1065 nm增益开关激光二极管作为泵浦,实现了一阶拉曼1121 nm脉冲的重复频率在1 MHz~1
    的头像 发表于 09-18 06:24 198次阅读
    上海光机所在重频和波长灵活的飞秒<b class='flag-5'>脉冲激光</b>产生方面取得进展

    用APD探测100MHz脉冲激光,能否推荐一款合适的放大器?

    你好,我用APD探测100MHz脉冲激光,能否推荐一款合适的放大器?或者是合适的方案?谢谢!
    发表于 08-30 11:36

    带你了解脉冲激光清洗机排名盘点

    本文主要介绍了脉冲激光清洗机的基本原理、品牌推荐以及行业应用。圣同智能激光脉冲激光清洗机因其高效清洁和智能化系统备受赞誉。其在汽车制造、电子零件加工和航空航天等领域具有广泛应用前景。
    的头像 发表于 08-22 13:32 499次阅读
    带你了解<b class='flag-5'>脉冲激光</b>清洗机排名盘点

    艾迈斯欧司朗推出突破性8通道915nm SMT脉冲激光器,开创激光雷达应用新时代

    8通道915nm SMT脉冲激光器可增强自动驾驶汽车的远距离激光雷达系统; 经过AEC-Q102认证的8通道QFN封装,具有高性能和高效率,采用艾迈斯欧司朗专有的波长稳定技术; 基于20多年的脉冲激光
    的头像 发表于 08-08 16:31 401次阅读

    友思特分享 | 百皮秒+一体化:基于Q开关与增益开关技术的短脉冲激光

    基于主动调Q、被动调Q和增益开关技术的激光器能够产生高能量的瞬时短激光脉冲。友思特提供基于多种调制技术的百皮秒级脉冲激光器,脉宽覆盖独特的50ps~1ns范围,可在科研、医疗与工业领域
    的头像 发表于 06-18 17:53 508次阅读
    友思特分享 | 百皮秒+一体化:基于Q开关与增益开关技术的短<b class='flag-5'>脉冲激光</b>器

    什么是超快激光器?

    一、超快激光器的概念 超快激光器通常指用于发射超短脉冲的锁模激光器,例如,持续时间为飞秒或皮秒的脉冲。更精确的叫法应为超短
    的头像 发表于 04-08 06:33 800次阅读
    什么是超快<b class='flag-5'>激光</b>器?

    泛林集团宣布推出全球首款面向量产的脉冲激光沉积(PLD)机台

    据麦姆斯咨询报道,泛林集团(Lam Research,纳斯达克股票代码:LRCX)近日宣布推出全球首款面向量产的脉冲激光沉积(PLD)机台,以赋能基于MEMS的下一代麦克风和射频(RF)滤波器。
    的头像 发表于 04-07 09:11 1259次阅读
    泛林集团宣布推出全球首款面向量产的<b class='flag-5'>脉冲激光</b>沉积(PLD)机台

    光纤耦合激光器是什么 光纤耦合激光器支持多波长激光输出吗?

    光纤耦合激光器是什么 光纤耦合激光器支持多波长激光输出吗? 光纤耦合激光器是一种集成了激光二极管和光纤耦合器件的
    的头像 发表于 01-31 10:15 1047次阅读

    纳秒激光焊接机如何实现高精度焊接

    编辑:镭拓激光纳秒激光焊接机实现高精度焊接主要依赖于先进的激光技术和精确的控制系统。以下是镭拓小编为大家总结的纳秒激光焊接机
    的头像 发表于 01-29 15:38 967次阅读
    纳秒<b class='flag-5'>激光</b>焊接机如何<b class='flag-5'>实现</b>高精度焊接

    怎么选择激光功率计呢?

    激光功率计是用来测量激光光源输出功率大小的仪器。无论激光的发射源是弱光源(如荧光),还是高能量的脉冲激光;又或者测量的是连续
    的头像 发表于 01-19 09:32 824次阅读
    怎么选择<b class='flag-5'>激光</b>功率计呢?