Энергія імпульсу лазера ставіцца да энергіі, якая перадаецца лазерным імпульсам на адзінку часу. Звычайна лазеры могуць выпраменьваць бесперапынныя хвалі (CW) або імпульсныя хвалі, прычым апошні мае асабліва важны ў многіх прыкладаннях, такіх як апрацоўка матэрыялаў, дыстанцыйнае зандзіраванне, медыцынскае абсталяванне і навуковыя даследаванні. Разуменне характарыстык энергіі лазернага імпульсу мае вырашальнае значэнне для аптымізацыі яго прадукцыйнасці і павышэння эфектыўнасці прымянення.
1. Вызначэнне і вымярэнне імпульснай энергіі
Энергія лазернага імпульсу - гэта энергія, якая вылучаецца кожным лазерным імпульсам, які звычайна вымяраецца ў Joules (J). У адрозненне ад лазераў бесперапыннай хвалі (CW), імпульсныя лазеры вылучаюць энергію за кароткі прамежак часу, а велічыня энергіі звычайна звязана з працягласцю імпульсу (шырынёй імпульсу) і пікавай магутнасцю.
Энергія імпульсу можна вылічыць пры дапамозе наступнай формулы: e = ppeak × τ. Там, дзе E - імпульсная энергія (джоулы), Ppeak - гэта пікавая магутнасць імпульсу (ват), а τ - працягласць імпульсу (секунды). Гэта азначае, што энергія імпульсу непасрэдна звязана як з пікавай магутнасцю, так і з шырынёй імпульсу.
2. Фактары, якія ўплываюць на энергію імпульсу
Некалькі фактараў уплываюць на энергію пульса лазера, у тым ліку:
①Лазерны дызайн і тып:
Розныя тыпы лазераў уплываюць на памер энергіі імпульсу. Напрыклад, цвёрдацельныя лазеры звычайна прапануюць больш высокую імпульсную энергію, прыдатную для прыкладанняў, якія патрабуюць высокай магутнасці. З іншага боку, валакна лазеры могуць вырабляць імпульсы з большай магутнасцю, рэгулюючы даўжыню хвалі.
②Працягласць імпульсу (шырыня імпульсу):
Чым карацейшы шырыня імпульсу, тым вышэй пікавая магутнасць у дадзены момант, што дазваляе атрымаць больш высокую энергію імпульсу. Шырыня імпульсаў у імпульсных лазерах звычайна рэгулююцца паміж нанасекундамі і пікасекундамі, пры гэтым кароткія імпульсы шырока выкарыстоўваюцца ў высокадакладных прыкладаннях з-за іх высокай пікавай магутнасці.
③Эфектыўнасць лазернай магутнасці і пераўтварэння энергіі:
Эфектыўнасць лазера непасрэдна вызначае вывад энергіі. Некаторыя лазерныя сістэмы могуць павысіць эфектыўнасць пераўтварэння, аптымізуючы дызайн асяроддзя ўзмацнення або лазернай паражніны, што павялічвае энергію імпульсу.
④Лазерныя ўзмацняльнікі:
У многіх лазерных сістэмах высокай магутнасці ўзмацняльнікі выкарыстоўваюцца для павышэння выходнай энергіі. Дзякуючы шматступеннай ампліфікацыі, энергія імпульсу можа быць значна павышана.
⑤Ток лазернага прывада:
Брук прывада лазернай дыёда або лазернай сістэмы з'яўляецца ключавым фактарам, які ўплывае на яго выходную магутнасць і энергію імпульсу. Карэкціруючы ток, стан узбуджэння лазера можа быць зменены, што ўплывае на выход энергіі імпульсу.
3. Прымяненне лазернай імпульснай энергіі
Памер энергіі лазернага імпульсу вызначае яго прыдатнасць для розных палёў. Некаторыя тыповыя прыкладанні ўключаюць:
①Апрацоўка матэрыялаў:
Пры лазернай зварцы, рэзанні і гравюры, імпульсную энергію можна дакладна кантраляваць для дасягнення эфектыўнай і высокадакладнай апрацоўкі. Больш высокая энергія імпульсу падыходзіць для апрацоўкі металічных матэрыялаў, у той час як для дробных лячэння паверхні выкарыстоўваюцца нізкаэнергетычныя імпульсы.
②Медыцынскія прыкладанні:
Імпульсныя лазеры шырока выкарыстоўваюцца ў медыцынскай сферы, асабліва для лазерных аперацый, працэдур скуры і афтальмалагічных працэдур. Напрыклад, імпульсныя лазеры з больш высокай энергіяй могуць засяроджваць лазерную энергію пэўных даўжынь хваль на невялікія ўчасткі для аблягання хворых тканіны або лячэння ўмоў вачэй.
③Лідар і дыстанцыйнае зандзіраванне:
Тэхналогія LIDAR абапіраецца на высокія імпульсныя лазеры энергіі для дакладнага дыяпазону і візуалізацыі. У маніторынгу навакольнага асяроддзя, аўтаномнага кіравання і назірання за беспілотнікам памер энергіі імпульсу непасрэдна ўплывае на адлегласць выяўлення і дазвол сістэмы лідар.
④Навуковыя даследаванні:
Імпульсныя лазеры таксама гуляюць важную ролю ў эксперыментах у фізіцы, хіміі і біялогіі. Пры дакладна кантралюючы пульсавую энергію, навукоўцы могуць праводзіць высокадакладную лазерную спектраскапію, паскарэнне часціц і даследаванні лазернага астуджэння.
4. Метады павелічэння імпульснай энергіі
Агульныя метады павелічэння энергіі лазернага імпульсу ўключаюць:
①Атрымаць сярэднюю аптымізацыю:
Выбраўшы адпаведную асяроддзе ўзмацнення і аптымізаваўшы канструкцыю лазернай паражніны, выходная энергія лазера можа быць павялічана.
②Шматступенная лазерная ампліфікацыя:
Шматступенныя ўзмацняльнікі могуць паступова павялічваць энергію імпульсу лазера, каб адпавядаць патрабаванням розных прыкладанняў.
③Павелічэнне шырыні току або імпульсу:
Рэгуляванне току прывада або імпульсу лазера можа прывесці да большай энергіі імпульсу.
④Тэхналогія сціску імпульсу:
Выкарыстоўваючы метады сціску імпульсу, працягласць імпульсу можна скараціць, павялічваючы яго пікавую магутнасць і вылучаючы больш энергіі за больш кароткі час.
5. Выснова
Энергія лазернага імпульсу - гэта ключавы параметр, які непасрэдна ўплывае на прадукцыйнасць і прымяненне лазераў у розных галінах. Пры пастаянным дасягненні ў галіне лазерных тэхналогій імпульсныя лазеры будуць мець больш шырокае прымяненне ў многіх галінах. Ад дакладнай апрацоўкі да дыстанцыйнага зандзіравання і медыцынскіх метадаў лячэння, высокая энергетычная вытворчасць імпульсных лазераў адкрывае новыя магчымасці. Разуменне асноўных паняццяў імпульснай энергіі і яе ўплывовых фактараў можа дапамагчы зрабіць больш навуковы выбар пры распрацоўцы і ўжыванні лазерных сістэм.
Час паведамлення: 11 лютага