Laserimpulssienergia viitab laserimpulsile ajaühiku abil edastatava energiale. Tavaliselt võivad laserid eraldada pidevaid laineid (CW) või impulsslaineid, kusjuures viimane on eriti oluline paljudes rakendustes nagu materiaalne töötlemine, kaugseire, meditsiiniseadmed ja teadusuuringud. Laserimpulsi energia omaduste mõistmine on selle jõudluse optimeerimiseks ja rakenduste tõhususe parandamiseks ülioluline.
1. impulsi energia määratlus ja mõõtmine
Laserimpulsi energia on iga laserimpulsiga eralduv energia, mida tavaliselt mõõdetakse džaulides (J). Erinevalt pideva laine (CW) laseritest vabastavad impulsslaserid lühikese aja jooksul energiat ja energia suurus on tavaliselt seotud impulsi kestuse (impulsi laius) ja tippvõimsusega.
Impulssienergiat saab arvutada järgmise valemi abil: E = PPEAK × τ. Kui E on impulsi energia (džaulid), on PPEAK impulsi (vatti) tippvõimsus ja τ on impulsi kestus (sekundid). See tähendab, et impulssienergia on otseselt seotud nii tippvõimsuse kui ka impulsi laiusega.
2. Impulssienergiat mõjutavad tegurid
Laseri pulsi energiat mõjutavad mitmed tegurid, sealhulgas:
①Laserdisain ja tüüp:
Erinevat tüüpi laserid mõjutavad impulsi energia suurust. Näiteks pakuvad tahkislaserid tavaliselt suuremat impulssienergiat, mis sobib suure võimsusega rakenduste jaoks. Kiudlaserid seevastu võivad lainepikkuse reguleerimisega toota suurema võimsusega impulsse.
②Impulsi kestus (impulsi laius):
Mida lühem on impulsi laius, seda suurem on maksimaalne võimsus antud aja jooksul, mis võimaldab suuremat impulsi energiat. Pulsslaserites impulsi laiused on tavaliselt reguleeritavad nanosekundite ja pikosekundite vahel, nende kõrge tippvõimsuse tõttu kasutatakse ülitäpsetes rakendustes laialdaselt lühikesi impulsse.
③Laservõimsuse ja energia muundamise efektiivsus:
Laseri efektiivsus määrab otseselt energia väljundi. Mõned lasersüsteemid võivad muundamise efektiivsust suurendada, optimeerides võimenduse söötme või laserõõne kujunduse, suurendades seeläbi pulsi energiat.
④Laservõimendid:
Paljudes suure võimsusega lasersüsteemides kasutatakse väljundienergia suurendamiseks võimendeid. Mitmeastmelise võimenduse kaudu saab impulsi energiat märkimisväärselt suurendada.
⑤Laser -draivi vool:
Laserdioodi või lasersüsteemi ajamvool on võtmetegur, mis mõjutab selle väljundvõimsust ja impulsi energiat. Voolu reguleerimisega saab laseri ergastamise olekut muuta, mõjutades seega impulsi energia väljundit.
3. Laserimpulsi energia rakendused
Laserimpulsi energia suurus määrab selle sobivuse erinevatel väljadel. Mõned tüüpilised rakendused hõlmavad:
①Materjali töötlemine:
Laserkeevitamise, lõikamise ja graveerimise korral saab impulssienergiat täpselt juhtida, et saavutada tõhusa ja ülitäpse töötlemise. Suurem impulssienergia sobib metallmaterjalide töötlemiseks, samas kui peene pinna töötlemiseks kasutatakse madala energiatarbimisega impulsse.
②Meditsiinilised rakendused:
Impulsiga lasereid kasutatakse laialdaselt meditsiinivaldkonnas, eriti laserioperatsioonide, naharavi ja oftalmoloogiliste ravimeetodite jaoks. Näiteks võivad kõrgema energiaga impulss laserid keskenduda konkreetsete lainepikkuste laserienergiale väikestele aladele, mis on haigestunud haige kudede või silmade raviks.
③Lidar ja kaugseire:
LiDAR -tehnoloogia tugineb täpse ulatuse ja pildistamise jaoks kõrge impulsi energia laseritele. Keskkonnaseire, autonoomse juhtimise ja droonide seirete korral mõjutab pulsi energia suurus otseselt LiDAR -süsteemi avastamiskaugust ja eraldusvõimet.
④Teaduslikud uuringud:
Pulseeritud laserid mängivad olulist rolli ka füüsika, keemia ja bioloogia katsetes. Täpselt kontrollides impulsi energiat, saavad teadlased viia läbi ülitäpse laser-indutseeritud spektroskoopia, osakeste kiirenduse ja laserjahutuse uuringud.
4. Meetodid pulsi energia suurendamiseks
Laserimpulsi energia suurendamiseks levinud meetodid hõlmavad järgmist:
①Saada keskmise optimeerimise:
Valides sobiva võimenduse söötme ja optimeerides laserõõne kujunduse, saab suurendada laseri väljundienergiat.
②Mitmeastmeline laseri võimendus:
Mitmeastmelised võimendid võivad järk-järgult suurendada laseri impulsi energiat, et vastata erinevate rakenduste nõuetele.
③Ajami voolu või impulsi laiuse suurendamine:
Laseri ajami voolu või impulsi laiuse reguleerimine võib põhjustada suuremat impulsi energiat.
④Impulsi tihendamise tehnoloogia:
Kasutades impulsi tihendamise tehnikaid, saab impulsi kestust lühendada, suurendades selle tippvõimsust ja vabastades lühema aja jooksul rohkem energiat.
5. Järeldus
Laserimpulssienergia on võtmeparameeter, mis mõjutab otseselt laserite jõudlust ja kasutamist erinevates valdkondades. Pideva lasertehnoloogia edusammude korral on impulsslaseritel paljudes tööstusharudes laiemaid rakendusi. Täpse töötlemisest kuni kaugseire ja meditsiiniliste ravimeetoditeni avab impulsslaserite suur energia toodang uusi võimalusi. Impulssienergia põhimõistete ja selle mõjutavate tegurite mõistmine võib aidata lasersüsteemide kavandamisel ja rakendamisel teha rohkem teaduslikke valikuid.
Postiaeg: 11. veebruar 20125