激光的能量和功率是如何计算的?

来源:光行万里 发布时间:2024-02-28 00:00:00 浏览量:1673

      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

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