Impulsna energija lasera

Izuzeća energija lasera odnosi se na energiju koja se prenosi laserskim pulsom po jedinici vremena. Tipično, laseri mogu emitirati kontinuirane valove (CW) ili pulserene valove, a poslednji su posebno važni u mnogim aplikacijama kao što su obrada materijala, daljinsko ispitivanje, medicinska oprema i naučna istraživanja. Razumijevanje karakteristika laserskog impulsa energije presudno je za optimizaciju njegovih performansi i poboljšanje efikasnosti aplikacije.

1. Definicija i mjerenje impulsa energije

Laserska impulsa energija je energija koja se oslobađa svaki laserski puls, obično se mjeri u joulama (j). Za razliku od kontinuiranog talasa (CW) lasera, pulsirani laseri oslobađaju energiju u kratkom vremenu, a veličina energije obično se odnosi na trajanje pulsa (širina impulsa) i vršnoj snazi.

Energija impulsa može se izračunati pomoću sljedeće formule: E = ppeak × τ. Gdje je e-impulsa energija (joules), ppeak je vrhunska snaga pulsa (vati), a τ je trajanje pulsa (sekundi). To znači da je impulzna energija izravno povezana sa vršnom širinom snage i pulsa.

2. Čimbenici koji utječu na impulsku energiju

Nekoliko faktora utječe na impulsku energiju lasera, uključujući:

①Laserski dizajn i tip:
Različite vrste lasera utječu na veličinu impulsa energije. Na primjer, laseri sa solidnim državnim obično nude veću impulsnu energiju, pogodnu za aplikacije koje zahtijevaju visoku snagu. Vlaknaste lasere, s druge strane, mogu proizvesti impulse s većom snagom podešavanjem svoje talasne dužine.

②Trajanje pulsa (širina pulsa):
Što je kraća širina pulsa, veća je vrhunska snaga u određenom vremenu, koja omogućava veću impulsku energiju. Širina impulsa u pulsiranim laserima obično su podesive između nanosekundi i pikosekundi, sa kratkim impulsima koji se široko koriste u visoko preciznim aplikacijama zbog velike vršne snage.

③Laserska efikasnost snage i energetske pretvorbe:
Efikasnost lasera direktno određuje izlaz energije. Neki laserski sustavi mogu poboljšati efikasnost pretvorbe optimizacijom dizajna srednje dobitka ili laserske šupljine, čime se povećava implementacija impulsa.

④Laserski pojačalo:
U mnogim laserskim sistemima velike snage koriste se pojačala za povećanje izlazne energije. Kroz višestepeno pojačanje, impulzna energija može se značajno pojačati.

⑤Trenutna laserska pogona:
Truga pogona laserskog dioda ili laserskog sistema ključni je faktor koji utječe na njenu izlaznu energiju i impulsku energiju. Podešavanjem struje, država uzbuđenja lasera može se izmijeniti, na taj način utječe na izlaz impulsa.

3. Primjene laserskog impulsa energije

Veličina laserskog impulsa energije određuje njegovu prikladnost za različita polja. Neke tipične aplikacije uključuju:

①Obrada materijala:
U laserskom zavarivanju, rezanju i graviranju, impulzna energija može se precizno kontrolirati za postizanje efikasne i visoko precizne obrade. Veća energija impulsa pogodna je za obradu metalnih materijala, dok se pulsi niskog energije koriste za fine površinske tretmane.

②Medicinske aplikacije:
Pulsirani laseri se široko koriste u medicinskom polju, posebno za laserske operacije, tretmane kože i oftalmički tretman. Na primjer, pulsirani laseri s većom energijom mogu fokusirati laseru energiju specifičnih talasnih duljina na male površine za abliranje bolesnog tkiva ili liječenja uvjeti oka.

③Lidar i daljinsko senziranje:
Lidar Technology oslanja se na visoko pulsni energetski laseri za precizno u rasponu i snimanju. U nadzoru okoliša, autonomne vožnje i nadzorom drona, veličina energije impulsa izravno utječe na distancu za otkrivanje i rješavanje litarskih sustava.

④Naučno istraživanje:
Pulsirani laseri također igraju važnu ulogu u eksperimentima u fizici, hemiji i biologiji. Tačno kontrolirajući impulsno energiju, naučnici mogu provoditi visoko preciznu lasersku induciranu spektroskopiju, ubrzanje čestica i istraživanje laserskih hlađenja.

4. Metode za povećanje impulsne energije

Uobičajene metode za povećanje laserskog impulsa energije uključuju:

①Dobijte srednju optimizaciju:
Odabirom odgovarajućeg dobijanja i optimizacija dizajna laserske šupljine može se povećati izlazna energija lasera.

②Višestepeno lasersko pojačanje:
Pojačala višestepene pojačala mogu postepeno povećavati impulsku energiju lasera kako bi se ispunili zahtjevi različitih aplikacija.

③Povećanje pogonskog struje ili širina pulsa:
Podešavanje laserske širine ili širine pulsa može rezultirati većem energijom pulsa.

④Tehnologija kompresije pulsa:
Koristeći tehnike kompresije impulsa, trajanje pulsa može se skratiti, povećavajući vrhunsku snagu i oslobađanje više energije u kraćem vremenu.

5. Zaključak

Laserska impulsa energija je ključni parametar koji direktno utječe na performanse i primjenu lasera u raznim poljima. Uz kontinuirani napredak u laserskoj tehnologiji, pulsirani laseri će imati šire aplikacije u mnogim industrijama. Od preciznog obrade do udaljenog osjetljivosti i medicinskih tretmana, visok energetski izlaz pulseranih lasera otvara nove mogućnosti. Razumijevanje osnovnih pojmova impulsa i njenih utjecaja faktora mogu pomoći u davanju više naučnih izbora prilikom dizajniranja i primjene laserskih sistema.