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激光的连续&调制模式


连续工作模式(CW)

  激光器的连续工作模式是指激光器输出在时间上是连续的,没有间断,持续输出激光的模式,其核心是通过稳定的能量泵浦,使增益介质(如晶体、气体或半导体)持续处于粒子数反转状态,在光学谐振腔内不断反射放大,最终输出“连续且稳定的激光束”。

调制输出模式(Modulation)
  激光器的调制模式是指依照客户的使用要求,控制改变激光的强度、频率等输出特性,有直接电源调制和外部传输调制两种方式。
  1、直接电源调制:快速改变激光器的驱动电流,控制激光开关或输出功率。一般通过电源上的外控接口输入TTL或者模拟信号,直接调制简单易实现,但对激光器的各项光学性能,包括稳定性、噪声、光斑模式、线宽等都有很大的影响。 

(1)数字调制(TTL Modulation))
  TTL调制(Transistor-Transistor Logic Modulation)是一种数字调制方式,使用高低电平信号(比如0V和5V)来开关激光器。高电平(比如5V)时,激光器开启;低电平(比如0V)时,激光器关闭。 TTL调制适用于需要快速开关激光的场景,由于它是离散的开关控制,无法像模拟调制那样平滑调节功率,但响应速度更快,适合高频操作。

激光电源加数字调制后的激光输出波形

 

(2)模拟调制(Analog Modulation)
  模拟调制(Analog Modulation)是指通过连续变化的模拟信号来控制激光器的输出功率或强度。通常,这种调制方式接受一个外部输入的电压信号(比如0-5V或0-10V),激光器的输出功率会随着输入电压的大小而变化。模拟调制可以自由的调整输入信号的波形与幅值大小,激光输出功率随输入模拟电压信号线性改变。这种方式适用于需要平滑、连续调整激光强度的场景,比如光通信、激光加工或科学研究中的精确控制。

激光电源加模拟调制后的激光输出波形

 

  2、外部传输调制:激光器输出连续的光,在传输路径上利用机械、液晶、电光或声光器件,调整激光的特性。声光调制器AOM是较常使用的外部调制部件,激光器只需保持连续正常输出,利用外部的AOM来实际功率的调节或者频率的控制,因些激光器的光学性能并未受到影响,对于稳定性、噪声、光斑等要求严格的应用,推荐外部调制。 

(1)声光调制器(AOM)
  AOM 是声光调制器(Acoustic-Optic Modulator)的简称。它是一种利用声光效应来控制光束的器件,根据输入的脉冲信号对激光进行强度调制,通过将不同编码、不同频率的数字信号(TTL/ Analog)输入调制器的驱动电源,得到相应的数字编码光信号。主要应用于激光文字图像处理、激光数字通信等领域。相较于 TTL(开关控制)或模拟调制(电压幅度控制),AOM的调制方式功能更加强大,它能够通过声光效应实现更灵活的光学参数调整(强度、频率、方向)以及纳秒级的响应速度。

单频系列高频AOM调制激光器

 

(2)空间光调制器(SLM)
  SLM 是空间光调制器(Spatial Light Modulators)的简称。空间光调制器作为数字光学技术应用的产品载体,可以在时变电驱动信号等信号的控制下改变光在空间中分布的幅度、偏振态或相位,或将非相干光转换为相干光。它可以方便地将特定信息写入光波中,达到光波调制的目的。通过图像信号实时动态控制各像素点的电压,从而实现对光波的调制。空间光调制器的性能在很大程度上决定了光信息处理、自适应光学、光计算等现代光学领域的应用价值和发展前景。
  具体类型和参数,可到https://www.cnilaser.com/C-Spatial-Light-Modulator.htm了解。

振幅型/相位型空间光调制器


  新产业能够提供极高自由度的调制控制方案,模拟调制可支持0-5V,0-10V等各电压范围;TTL调制最高可响应80MHz的外控频率;也可根据需求提供AOM组件及对应解决方案, 最高可以响应30MHz的外控频率,上升时间和下降时间可达10纳秒。
  在实际应用当中,激光器的连续工作模式能够提供稳定不变的光束,适合持续能量输入的场景;激光器的调制工作模式则胜在输出灵活,可适应不同的需求,满足信息编码或精密操控的需要。两者相辅相成,推动着工业、通信与科研的边界不断拓展。