Pulsna energija lasera odnosi se na energiju koja prenosi laserski impuls po jedinici vremena. Obično laseri mogu emitirati kontinuirane valove (CW) ili pulsirane valove, s tim da su potonji posebno važni u mnogim primjenama kao što su obrada materijala, daljinsko istraživanje, medicinska oprema i znanstvena istraživanja. Razumijevanje karakteristika laserske energije pulsa ključno je za optimizaciju njegovih performansi i poboljšanje učinkovitosti aplikacije.
1. Definicija i mjerenje energije impulsa
Laserska impulsna energija je energija koju oslobađa svaki laserski impuls, obično se mjeri u Joulesu (j). Za razliku od lasera kontinuiranog vala (CW), pulsirani laseri oslobađaju energiju u kratkom vremenu, a veličina energije je obično povezana s trajanjem impulsa (širine impulsa) i vršnom snagom.
Energija impulsa može se izračunati pomoću sljedeće formule: E = ppeak × τ. Tamo gdje je E energija impulsa (Joules), ppeak je vršna snaga impulsa (Watts), a τ trajanje impulsa (sekunde). To znači da je energija impulsa izravno povezana i s vršnom snagom i širinom pulsa.
2. Čimbenici koji utječu na energiju pulsa
Nekoliko čimbenika utječe na pulsnu energiju lasera, uključujući:
①Laserski dizajn i tip:
Različite vrste lasera utječu na veličinu pulsne energije. Na primjer, laseri čvrstog stanja obično nude veću energiju impulsa, pogodne za aplikacije koje zahtijevaju veliku snagu. S druge strane, laseri vlakana mogu proizvesti impulse s većom snagom podešavanjem svoje valne duljine.
②Trajanje impulsa (širina impulsa):
Što je kraća širina impulsa, veća je vršna snaga u određenom vremenu, što omogućava veću energiju pulsa. Širina impulsa u pulsiranim laserima obično se podešava između nanosekundi i pikosekundi, pri čemu se kratki impulsi široko koriste u aplikacijama visoke preciznosti zbog njihove visoke vršne snage.
③Učinkovitost laserske snage i pretvorbe energije:
Učinkovitost lasera izravno određuje izlaznu energiju. Neki laserski sustavi mogu poboljšati učinkovitost pretvorbe optimiziranjem dizajna medija dobitka ili laserske šupljine, povećavajući tako energiju impulsa.
④Laserska pojačala:
U mnogim laserskim sustavima velike snage pojačala se za povećanje izlazne energije. Kroz višestupanjsko pojačanje, energija impulsa može se značajno pojačati.
⑤Struja laserskog pogona:
Pogonska struja laserske diode ili laserskog sustava ključni je faktor koji utječe na njegovu izlaznu snagu i energiju pulsa. Podešavanjem struje može se modificirati stanje pobude lasera, utječući na tako izlaz energije impulsa.
3. Primjena laserske energije pulsa
Veličina energije laserskog impulsa određuje njegovu prikladnost za različita polja. Neke tipične aplikacije uključuju:
①Obrada materijala:
U laserskom zavarivanju, rezanju i graviranju, energija impulsa može se precizno kontrolirati kako bi se postigla učinkovita i visoko precizna obrada. Veća energija impulsa prikladna je za preradu metalnih materijala, dok se za tretmane sitnih površinskih tretmana koriste niskoenergetski impulsi.
②Medicinske prijave:
Pulsni laseri se široko koriste u medicinskom polju, posebno za laserske operacije, tretmane kože i oftalmičke tretmane. Na primjer, pulsirani laseri s većom energijom mogu usredotočiti lasersku energiju specifičnih valnih duljina na mala područja za ablaciju bolesnog tkiva ili liječenje uvjeta oka.
③Lidar i daljinsko senzora:
LIDAR tehnologija se oslanja na visoke pulsne energetske lasere za precizno raspon i snimanje. U nadzoru okoliša, autonomnoj vožnji i nadzoru bespilotnih letjelica, veličina energije impulsa izravno utječe na udaljenost detekcije i razlučivost LiDAR sustava.
④Znanstveno istraživanje:
Pulsirani laseri također igraju važnu ulogu u eksperimentima u fizici, kemiji i biologiji. Precizno kontrolirajući energiju impulsa, znanstvenici mogu provesti visoko precizno lasersko-induciranu spektroskopiju, ubrzanje čestica i istraživanje laserskog hlađenja.
4. Metode za povećanje energije pulsa
Uobičajene metode za povećanje energije laserskog impulsa uključuju:
①Dobiti srednju optimizaciju:
Odabirom odgovarajućeg medija pojačanja i optimiziranjem dizajna laserske šupljine može se povećati izlazna energija lasera.
②Višestupanjski lasersko pojačanje:
Višenacionalni pojačala mogu postupno povećavati energiju impulsa lasera kako bi ispunili zahtjeve različitih primjena.
③Povećavanje struje pogona ili širine impulsa:
Podešavanje laserske pogonske struje ili širine impulsa može rezultirati većom energijom impulsa.
④Tehnologija kompresije pulsa:
Pomoću tehnika kompresije impulsa, trajanje impulsa može se skratiti, povećavajući vršnu snagu i oslobađajući više energije u kraćem vremenu.
5. Zaključak
Laserska energija pulsa ključni je parametar koji izravno utječe na performanse i primjenu lasera u različitim poljima. Uz kontinuirani napredak u laserskoj tehnologiji, pulsni laseri će imati širu primjenu u mnogim industrijama. Od precizne obrade do daljinskog senzora i medicinskog tretmana, visoka energetska izlaz pulsiranih lasera otvara nove mogućnosti. Razumijevanje osnovnih koncepata energije impulsa i njegovih utjecaja čimbenika može pomoći u donošenju više znanstvenih izbora prilikom dizajniranja i primjene laserskih sustava.
Post Vrijeme: 11-2025