A lézer impulzusos energiája az időegységenként lézerimpulzus által továbbított energiára utal. Általában a lézerek folyamatos hullámokat (CW) vagy impulzusos hullámokat bocsáthatnak ki, ez utóbbi különösen fontos számos alkalmazásban, például anyagfeldolgozás, távérzékelés, orvosi berendezések és tudományos kutatásokban. A lézerimpulzus -energia jellemzőinek megértése elengedhetetlen a teljesítmény optimalizálásához és az alkalmazás hatékonyságának javításához.
1. Az impulzus energia meghatározása és mérése
A lézerimpulzus energiája az egyes lézerimpulzusok által felszabaduló energia, amelyet általában Joules -ban (J) mérnek. A folyamatos hullám (CW) lézerekkel ellentétben az impulzusos lézerek rövid idő alatt felszabadítják az energiát, és az energia nagysága általában az impulzus időtartamához (impulzusszélesség) és a csúcsteljesítményhez kapcsolódik.
Az impulzus energiát a következő képlettel lehet kiszámítani: e = ppeak × τ. Ahol e az impulzus energia (joules), a pPeak az impulzus (watt) csúcsteljesítménye, és τ az impulzus időtartama (másodperc). Ez azt jelenti, hogy az impulzus energia közvetlenül kapcsolódik mind a csúcsteljesítményhez, mind az impulzusszélességhez.
2. Az impulzus energiát befolyásoló tényezők
Számos tényező befolyásolja a lézer impulzus energiáját, beleértve:
①Lézertervezés és típus:
Különböző típusú lézerek befolyásolják az impulzus energiájának méretét. Például a szilárdtest-lézerek általában nagyobb impulzus energiát kínálnak, amely nagy teljesítményt igénylő alkalmazásokhoz alkalmas. A szálas lézerek viszont nagyobb teljesítményű impulzusokat eredményezhetnek, ha beállítják a hullámhosszukat.
②Impulzus időtartama (impulzusszélesség):
Minél rövidebb az impulzusszélesség, annál magasabb a csúcsteljesítmény egy adott idő alatt, ami nagyobb impulzus energiát tesz lehetővé. Az impulzusos lézerekben az impulzusszélességek általában beállíthatók a nanosekundumok és a pikoszekundumok között, a rövid pulzusokat nagy pontosságú alkalmazásokban széles körben használják nagy csúcsteljesítményük miatt.
③Lézerteljesítmény és energiaátalakítás hatékonysága:
A lézer hatékonysága közvetlenül meghatározza az energiatermelést. Egyes lézerrendszerek javíthatják a konverziós hatékonyságot azáltal, hogy optimalizálják a nyereségközeg vagy a lézerüreg tervezését, ezáltal növelve az impulzus energiát.
④Lézer erősítők:
Számos nagy teljesítményű lézerrendszerben az erősítőket használják a kimeneti energia növelésére. A többlépcsős amplifikáció révén az impulzus energia jelentősen növelhető.
⑤Lézeres meghajtó áram:
A lézerdióda vagy a lézerrendszer hajtóárama kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja a kimeneti teljesítményét és az impulzus energiáját. Az áram beállításával a lézer gerjesztési állapota módosítható, ezáltal befolyásolva az impulzus energiát.
3. Lézerimpulzus energia alkalmazása
A lézerimpulzus energia mérete meghatározza annak alkalmasságát a különböző mezőkre. Néhány tipikus alkalmazás a következők:
①Anyagfeldolgozás:
A lézerhegesztés, a vágás és a metszet során az impulzus energiát pontosan szabályozhatjuk a hatékony és nagy pontosságú feldolgozás elérése érdekében. A magasabb impulzus energia alkalmas fém anyagok feldolgozására, míg az alacsony energiájú impulzusokat finom felületkezelésekhez használják.
②Orvosi alkalmazások:
Az impulzusos lézereket széles körben használják az orvosi területen, különösen a lézeres műtétek, a bőrkezelések és a szemészeti kezelésekhez. Például a nagyobb energiával rendelkező impulzusos lézerek a specifikus hullámhosszú lézerenergiát kis területekre fókuszálhatják a betegszövetek lecsökkentésére vagy a szembetegségek kezelésére.
③Lidar és távérzékelés:
A LIDAR technológia a nagy impulzus energiájú lézerekre támaszkodik a pontos tartomány és a képalkotás érdekében. A környezeti megfigyelés, az autonóm vezetés és a drónmegfigyelés során az impulzus energia mérete közvetlenül befolyásolja a LIDAR rendszer észlelési távolságát és felbontását.
④Tudományos kutatás:
Az impulzusos lézerek szintén fontos szerepet játszanak a fizikában, a kémiában és a biológiában a kísérletekben. Az impulzus energia pontos szabályozásával a tudósok nagy pontosságú lézer-indukált spektroszkópiát, részecskefackást és lézerhűtés-kutatást végezhetnek.
4. Módszerek az impulzus energiájának növelésére
A lézeres impulzus energia növelésének általános módszerei a következők:
①Közepes optimalizálás nyerése:
A megfelelő erősítő táptalaj kiválasztásával és a lézerüreg kialakításának optimalizálásával a lézer kimeneti energiája megnövelhető.
②Többlépéses lézer amplifikáció:
A többlépcsős erősítők fokozatosan növelhetik a lézer impulzus energiáját, hogy megfeleljenek a különböző alkalmazások követelményeinek.
③Növekvő hajtásáram vagy impulzusszélesség:
A lézer hajtási áramának vagy az impulzusszélességnek a beállítása nagyobb impulzus energiát eredményezhet.
④Impulzus kompressziós technológia:
Az impulzus tömörítési technikákkal az impulzus időtartama lerövidíthető, növelve annak csúcsteljesítményét és rövidebb idő alatt több energiát szabadíthat fel.
5. Következtetés
A Laser Pulse Energy egy kulcsfontosságú paraméter, amely közvetlenül befolyásolja a lézerek teljesítményét és alkalmazását a különböző területeken. A lézertechnika folyamatos fejlődésével az impulzusos lézerek számos iparágban szélesebb körű alkalmazásokkal rendelkeznek. A precíziós megmunkálástól a távérzékelésig és az orvosi kezelésekig az impulzusos lézerek nagy energiájú kimenete új lehetőségeket nyit meg. Az impulzus energia és annak befolyásoló tényezőinek alapvető fogalmainak megértése elősegítheti a lézerrendszerek megtervezése és alkalmazása során több tudományos döntést.
A postai idő: február-11-2025