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脈衝激光的參數換算

2022-04-07 10:27| 發布者: | 查看: |

連續激光器發射的能量以功率單位瓦特(W)計量,即每秒鍾做功多少焦耳,表示單位時間內(nei) 做功多少。

脈衝(chong) 激光器的發射激光是不連續,一般以高重頻脈衝(chong) 間隔發射。發射能量以功的單位焦耳(J)計,即每次脈衝(chong) 做功多少焦耳。

瓦和焦耳的關(guan) 係:1W=1J/s。

上圖中,

Ppeak為(wei) 峰值功率;

Pavg為(wei) 平均功率;

τ為(wei) 脈寬;

f為(wei) 重複頻率;

Δt為(wei) 脈衝(chong) 周期;

Δ為(wei) 占空比;

E為(wei) 脈衝(chong) 能量;

(1)脈衝(chong) 周期和重複頻率互為(wei) 倒數。

(2)占空比Δ:

(3)脈衝(chong) 能量與(yu) 平均功率的關(guan) 係:

(4)脈衝(chong) 能量與(yu) 峰值功率的關(guan) 係:

(5)峰值功率與(yu) 平均功率的關(guan) 係:

計算例1:

一台脈衝(chong) 激光器,脈衝(chong) 發射能量是1焦耳/次,脈衝(chong) 頻率是50Hz,則每秒鍾發射激光50次,每秒鍾內(nei) 發射的能量為(wei) 50X1焦耳=50焦耳,所以,平均功率就為(wei) 50瓦。

計算例2:

一台綠光脈衝(chong) 激光器,脈衝(chong) 能量是0.14mJ/次,每次脈寬20ns,脈衝(chong) 頻率100kHz,

平均功率為(wei) :0.14mJX 100kHz=14J/s=14W,即平均功率為(wei) 14瓦;

峰值功率是每次脈衝(chong) 能量與(yu) 脈寬之比,即

峰值功率:0.14mJ/20ns=7000W=7kW,峰值功率為(wei) 7千瓦。

計算例3:

ZnSe鏡片的激光損傷(shang) 閾值時是500MW/cm2, 使用在一台脈衝(chong) 激光器中,脈衝(chong) 激光器的脈衝(chong) 能量是10J/cm2,脈寬10ns,頻率50kHz。

(1)計算平均功率:10J/cm2 X 50kHz =0.5MW/cm2

(2)計算峰值功率:10J/cm2/ 10ns = 1000MW/cm2

從(cong) 脈衝(chong) 激光器的平均功率看,該鏡片是能承受不被損傷(shang) 的,但從(cong) 脈衝(chong) 激光器的峰值功率看,是大於(yu) 該鏡片的激光損傷(shang) 閾值的。所以,綜合判斷,該ZnSe鏡片不宜用於(yu) 此脈衝(chong) 激光器。

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