脉冲激光器的能量换算

浪起激光2019-12-05218606

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:1W=1J/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 0.14mJ/ 次,每次脉宽 20ns, 脉冲频率 100kHz,平均功率为:0.14mJ X 100k=14J/s=14W,即平均功率为 14 瓦;峰值功率是每次脉冲能量与脉宽之比,即峰值功率:0.14mJ/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/cm2, 使用在一台脉冲激光器中,脉冲激光器的脉冲能量是 10J/cm2,脉宽 10ns,频率 50kHz。

首先,计算平均功率: 10J/cm2 X 50kHz =0.5MW/cm2

其次,再计算峰值功率:10J/cm2 / 10ns = 1000MW/cm2

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,10-12 S

ns:纳秒,10-9S M:兆,106

J:焦耳 

W:瓦

文章来源:南京波长光电科技股份有限公司 王国力

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