連續(xù)激光器發(fā)射的能量以功率單位瓦特(W)計(jì)量,即每秒鐘做功多少焦耳,表示單位時(shí)間內(nèi)做功多少。
脈沖激光器的發(fā)射激光是不連續(xù),一般以高重頻脈沖間隔發(fā)射。發(fā)射能量以功的單位焦耳(J)計(jì),即每次脈沖做功多少焦耳。 瓦和焦耳的關(guān)系:1W=1J/s。
上圖中, Ppeak為峰值功率; Pavg為平均功率; τ為脈寬; f為重復(fù)頻率; Δt為脈沖周期; Δ為占空比; E為脈沖能量; (1)脈沖周期和重復(fù)頻率互為倒數(shù)。
(2)占空比Δ:
(3)脈沖能量與平均功率的關(guān)系:
(4)脈沖能量與峰值功率的關(guān)系:
(5)峰值功率與平均功率的關(guān)系:
計(jì)算例1: 一臺(tái)脈沖激光器,脈沖發(fā)射能量是1焦耳/次,脈沖頻率是50Hz,則每秒鐘發(fā)射激光50次,每秒鐘內(nèi)發(fā)射的能量為50X1焦耳=50焦耳,所以,平均功率就為50瓦。 計(jì)算例2: 一臺(tái)綠光脈沖激光器,脈沖能量是0.14mJ/次,每次脈寬20ns,脈沖頻率100kHz, 平均功率為:0.14mJX 100kHz=14J/s=14W,即平均功率為14瓦; 峰值功率是每次脈沖能量與脈寬之比,即 峰值功率:0.14mJ/20ns=7000W=7kW,峰值功率為7千瓦。 計(jì)算例3: ZnSe鏡片的激光損傷閾值時(shí)是500MW/cm2, 使用在一臺(tái)脈沖激光器中,脈沖激光器的脈沖能量是10J/cm2,脈寬10ns,頻率50kHz。 (1)計(jì)算平均功率:10J/cm2 X 50kHz =0.5MW/cm2 (2)計(jì)算峰值功率:10J/cm2/ 10ns = 1000MW/cm2 從脈沖激光器的平均功率看,該鏡片是能承受不被損傷的,但從脈沖激光器的峰值功率看,是大于該鏡片的激光損傷閾值的。所以,綜合判斷,該ZnSe鏡片不宜用于此脈沖激光器。 |