Lazerio impulsų energija reiškia energiją, kurią perduoda lazerio impulsas per laiko vienetą. Paprastai lazeriai gali skleisti nuolatines bangas (CW) arba impulsines bangas, o pastarieji yra ypač svarbūs daugelyje programų, tokių kaip medžiagų perdirbimas, nuotolinio stebėjimo, medicinos įranga ir moksliniai tyrimai. Norint optimizuoti jos našumą ir pagerinti taikymo efektyvumą, labai svarbu suprasti lazerio impulsų energijos charakteristikas.
1. Pulso energijos apibrėžimas ir matavimas
Lazerio impulsų energija yra kiekvieno lazerio impulso energija, paprastai matuojama džauliuose (J). Skirtingai nuo ištisinių bangų (CW) lazerių, impulsiniai lazeriai per trumpą laiką išskiria energiją, o energijos dydis paprastai yra susijęs su impulsų trukme (impulsų pločiu) ir didžiausia galia.
Impulsų energiją galima apskaičiuoti naudojant šią formulę: e = ppeak × τ. Kur E yra impulsų energija (džauliai), ppeak yra didžiausia impulsų (vatų) galia, o τ - impulsų trukmė (sekundės). Tai reiškia, kad impulsų energija yra tiesiogiai susijusi tiek su smailės galia, tiek su impulsų pločiu.
2. Veiksniai, darantys įtaką impulsų energijai
Keli veiksniai daro įtaką lazerio impulsų energijai, įskaitant:
①Lazerio dizainas ir tipas:
Skirtingi lazerių tipai turi įtakos impulsų energijos dydžiui. Pavyzdžiui, kietojo kūno lazeriai paprastai siūlo didesnę impulsų energiją, tinkančią programoms, kurioms reikia didelės galios. Kita vertus, pluošto lazeriai gali gaminti didesnę galią turinčius impulsus, sureguliuodami jų bangos ilgį.
②Impulsų trukmė (impulsų plotis):
Kuo trumpesnis impulsų plotis, tuo didesnė didžiausia galia per tam tikrą laiką, o tai suteikia didesnę impulsų energiją. Impulsų plotis impulsiniuose lazeriuose paprastai yra reguliuojami tarp nanosekundžių ir pikosekundžių, o trumpi impulsai yra plačiai naudojami didelio tikslumo taikymuose dėl jų didelės didžiausios galios.
③Lazerio galios ir energijos konvertavimo efektyvumas:
Lazerio efektyvumas tiesiogiai nustato energijos išėjimą. Kai kurios lazerinės sistemos gali padidinti konversijos efektyvumą, optimizuodamos stiprinimo terpės ar lazerio ertmės projektą, taip padidindama impulsų energiją.
④Lazerio stiprintuvai:
Daugelyje didelės galios lazerinių sistemų stiprintuvai naudojami norint padidinti išėjimo energiją. Per daugiapakopį amplifikaciją impulsų energija gali būti žymiai padidinta.
⑤Lazerio pavaros srovė:
Lazerio diodo arba lazerio sistemos pavaros srovė yra pagrindinis veiksnys, darantis įtaką jo išėjimo galiai ir impulsų energijai. Koreguojant srovę, lazerio sužadinimo būseną galima modifikuoti, taip paveikiant impulsų energijos išėjimą.
3. Lazerio impulsų energijos taikymas
Lazerio impulsų energijos dydis lemia jos tinkamumą skirtingiems laukams. Kai kurios tipiškos programos apima:
①Medžiagos apdorojimas:
Lazeriu suvirinant, pjaustant ir graviūrą impulsų energija gali būti tiksliai kontroliuojama, kad būtų pasiektas efektyvus ir aukšto tikslumo apdorojimas. Didesnė impulsų energija yra tinkama metalinėms medžiagoms perdirbti, o mažos energijos impulsams naudojami smulkūs paviršiaus apdorojimai.
②Medicinos programos:
Pulsiniai lazeriai yra plačiai naudojami medicinos srityje, ypač atliekant lazerio operacijas, odos gydymą ir oftalmologinius gydymo būdus. Pavyzdžiui, impulsiniai lazeriai, turintys didesnę energiją, gali sutelkti specifinių bangos ilgių lazerinę energiją ant mažų plotų, kad būtų galima panaikinti sergantį audinį ar gydyti akių sąlygas.
③LiDAR ir nuotolinis stebėjimas:
„LiDAR“ technologija priklauso nuo aukšto impulsų energijos lazerių, kad būtų galima tiksliai ir vaizduoti. Aplinkos stebėjimo, autonominio vairavimo ir drono stebėjimo metu impulsų energijos dydis tiesiogiai veikia „LiDAR“ sistemos aptikimo atstumą ir skiriamąją gebą.
④Moksliniai tyrimai:
Pulsiniai lazeriai taip pat vaidina svarbų vaidmenį fizikos, chemijos ir biologijos eksperimentuose. Tiksliai kontroliuodami impulsų energiją, mokslininkai gali atlikti didelio tikslumo lazerio sukeltą spektroskopiją, dalelių pagreitį ir lazerinį aušinimo tyrimus.
4. Pulso energijos padidinimo metodai
Įprasti lazerio impulsų energijos padidinimo metodai yra šie:
①Įgykite vidutinio optimizavimą:
Pasirinkus tinkamą stiprinimo terpę ir optimizuojant lazerio ertmės projektą, lazerio išėjimo energija gali būti padidinta.
②Kelių pakopų lazerio amplifikacija:
Daugiapakopiai stiprintuvai gali palaipsniui padidinti lazerio impulsų energiją, kad atitiktų skirtingų programų reikalavimus.
③Padidėja disko srovės ar impulsų plotis:
Pakoregavus lazerio pavaros srovės ar impulsų plotį, gali būti didesnė impulsų energija.
④Pulso suspaudimo technologija:
Naudojant impulsų suspaudimo metodus, impulsų trukmę galima sutrumpinti, padidinant jo didžiausią galią ir per trumpesnį laiką išleidžiant daugiau energijos.
5. Išvada
Lazerio impulsų energija yra pagrindinis parametras, kuris daro tiesioginį poveikį lazerių našumui ir pritaikymui įvairiuose laukuose. Nuolatinis tobulinimas lazerių technologijoje, impulsiniai lazeriai daugelyje pramonės šakų turės platesnę programą. Nuo tikslaus apdirbimo iki nuotolinio stebėjimo ir medicininio gydymo, didelės impulsinių lazerių energijos produkcija atveria naujas galimybes. Supratimas pagrindines impulsų energijos sąvokas ir jos įtakos veiksnius gali padėti daugiau mokslinių sprendimų projektuojant ir pritaikant lazerio sistemas.
Pašto laikas: 2012 m. Vasario 11 d