Pulzní energie laseru odkazuje na energii přenášenou laserovým pulsem na jednotku času. Lasery obvykle mohou emitovat nepřetržité vlny (CW) nebo pulzní vlny, přičemž tyto jsou obzvláště důležité v mnoha aplikacích, jako je zpracování materiálu, dálkové snímání, lékařské vybavení a vědecký výzkum. Porozumění charakteristikám energie laserové pulzní energie je zásadní pro optimalizaci jejího výkonu a zlepšení účinnosti aplikace.
1. Definice a měření pulzní energie
Laserová pulzní energie je energie uvolňovaná každým laserovým pulsem, obvykle měřená v Joulech (J). Na rozdíl od laserů Continuous Wave (CW) uvolňují pulzní lasery energii v krátkém čase a velikost energie obvykle souvisí s dobou trvání pulsu (šířka pulsu) a maximálním výkonem.
Pulzní energii lze vypočítat pomocí následujícího vzorce: E = Ppeak × τ. Tam, kde E je pulzní energie (Joules), je Ppeak špičkovým výkonem pulsu (Watts) a τ je trvání pulsu (sekundy). To znamená, že pulzní energie přímo souvisí s maximálním výkonem a šířkou pulsu.
2. Faktory ovlivňující energii pulzu
Ovlivňuje několik faktorů pulzní energii laseru, včetně:
①Laserový design a typ:
Různé typy laserů ovlivňují velikost pulzní energie. Například lasery v pevném stavu obvykle nabízejí vyšší energii pulsu, vhodné pro aplikace vyžadující vysoký výkon. Na druhé straně lasery vlákna mohou produkovat impulzy s vyšším výkonem nastavením jejich vlnové délky.
②Doba trvání pulsu (šířka pulsu):
Čím kratší je šířka pulsu, tím vyšší je špičková síla v daném čase, což umožňuje vyšší energii pulsu. Šířky pulzu v pulzních laserech jsou obvykle nastavitelné mezi nanosekundy a picosekundy, přičemž krátké pulzy se široce používají ve vysoce přesných aplikacích kvůli jejich vysokému maximálnímu výkonu.
③Efektivita přeměny laserové energie a energie:
Účinnost laseru přímo určuje energetický výkon. Některé laserové systémy mohou zvýšit účinnost přeměny optimalizací návrhu mediálního média nebo laserové dutiny, čímž se zvyšuje pulzní energie.
④Laserové zesilovače:
V mnoha vysoce výkonných laserových systémech se zesilovače používají ke zvýšení výstupní energie. Prostřednictvím vícestupňové zesílení lze energii pulsů výrazně zvýšit.
⑤Laserový pohon proudu:
Hnací proud laserové diody nebo laserového systému je klíčovým faktorem ovlivňujícím jeho výstupní výkon a pulzní energii. Nastavením proudu lze modifikovat excitační stav laseru, čímž ovlivňuje výkon pulzní energie.
3. aplikace laserové pulzní energie
Velikost energie laserového pulsu určuje její vhodnost pro různá pole. Některé typické aplikace zahrnují:
①Zpracování materiálu:
V laserovém svařování, řezání a gravírování lze pulzní energii přesně kontrolovat, aby bylo dosaženo účinného a vysoce přesného zpracování. Vyšší pulzní energie je vhodná pro zpracování kovových materiálů, zatímco pulzy s nízkou energií se používají pro jemné povrchové ošetření.
②Lékařské aplikace:
Pulzní lasery se široce používají v lékařské oblasti, zejména pro laserové operace, kožní ošetření a oftalmické ošetření. Například pulzní lasery s vyšší energií mohou zaměřit laserovou energii specifických vlnových délek na malé plochy pro odstranění nemocné tkáně nebo ošetřování očních podmínek.
③Lidar a dálkové snímání:
Technologie LiDAR se spoléhá na lasery s vysokým pulsem pro přesné rozsah a zobrazování. Při sledování životního prostředí, autonomního řízení a sledování dronů velikost pulzní energie přímo ovlivňuje detekční vzdálenost a rozlišení systému LiDAR.
④Vědecký výzkum:
Pulzní lasery také hrají důležitou roli v experimentech ve fyzice, chemii a biologii. Přesně kontrola pulzní energie mohou vědci provádět vysoce přesnou laserově indukovanou spektroskopii, zrychlení částic a výzkum laserového chlazení.
4. Metody pro zvýšení pulzní energie
Mezi běžné metody zvýšení energie laserových pulzů patří:
①Získejte střední optimalizaci:
Výběrem vhodného ziskového média a optimalizací návrhu laserové dutiny lze zvýšit výstupní energii laseru.
②Vícestupňové amplifikace laseru:
Vícestupňové zesilovače mohou postupně zvyšovat pulzní energii laseru, aby splňovaly požadavky různých aplikací.
③Zvýšení proudu nebo šířky pulsu:
Nastavení proudu nebo šířky pulsu laseru může mít za následek větší pulzní energii.
④Technologie komprese pulzů:
Pomocí pulzních kompresních technik lze doba trvání pulsu zkrátit, čímž se zvýší jeho maximální výkon a uvolňuje více energie v kratší době.
5. Závěr
Laserová pulzní energie je klíčovým parametrem, který přímo ovlivňuje výkon a aplikaci laserů v různých oborech. S nepřetržitým pokrokem v laserové technologii budou mít pulzní lasery širší aplikace v mnoha průmyslových odvětvích. Od přesného obrábění po dálkové snímání a lékařské ošetření otevírá vysoký výkon pulzních laserů. Pochopení základních pojmů pulzní energie a jejích ovlivňujících faktorů může pomoci při navrhování a aplikaci laserových systémů při navrhování a aplikaci laserových systémů.
Čas příspěvku: Feb-11-2025