脉冲激光器的发射激光是不连续, 一般以高重频脉冲间隔发射。 发射能量以功的单位焦耳(J)计, 即每次脉冲做功多少焦耳。
连续激光器发射的能量以功率单位瓦特(W)计量, 即每秒钟做功多少焦耳, 表示单位时间内做功多少。
瓦和焦耳的关系: 1 W= 1 J/秒。
一台脉冲激光器, 脉冲发射能量是1 焦耳/次, 脉冲频率是50Hz, 则每秒钟发射激光50次,每秒钟内做功的平均功率为: 50X 1 焦耳= 50焦耳, 所以, 平均功率就换算为50瓦。
再举例说明峰值功率的计算, 一台绿光脉冲激光器, 脉冲能量是0.1 4m J/次, 每次脉宽20ns,脉冲频率1 00kHz,平均功率为: 0.1 4m J X 1 00k= 1 4J/s= 1 4W, 即平均功率为1 4瓦;峰值功率是每次脉冲能量与脉宽之比, 即峰值功率: 0.1 4m J/20ns= 7000W= 7kW, 峰值功率为7千瓦。
要想知道镜片的脉冲激光损伤阈值是否在承受极限内, 既要计算脉冲激光的峰值功率, 也要计算脉冲激光的平均功率, 综合考虑。
如某 ZnSe 镜片的激光损伤阈值时是500MW/cm 2, 使用在一台脉冲激光器中, 脉冲激光器的脉冲能量是1 0J/cm 2, 脉宽1 0ns, 频率50kHz。
首先, 计算平均功率: 1 0J/cm 2 X 50kHz = 0.5MW/cm 2
其次, 再计算峰值功率: 1 0J/cm 2 / 1 0ns = 1 000MW/cm 2
从脉冲激光器的平均功率看, 该镜片是能承受不被损伤的, 但从脉冲激光器的峰值功率看,是大于该镜片的激光损伤阈值的。 所以, 综合判断, 该 ZnSe 镜片不宜用于此脉冲激光器。如果有条件, 对脉冲激光器镜片, 应当分别测试平均功率和峰值功率的激光损伤阈值。
Ave. Power : 平均功率
Pulse energy : 脉冲能量
Pulse Width: 脉宽
Peak Power: 峰值功率
Rep. Rate : 脉冲频率
ps: 皮秒, 1 0-1 2 S
ns: 纳秒, 1 0-9S
M: 兆, 1 06
J: 焦耳
W: 瓦