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脉冲激光功率和能量计算

时间:2021-07-21   访问量:8556

在确定脉冲激光是否适合某种器件或应用时,激光生产商可能没有提供相关的参考参数。在这种情况下,一般可以根据已有的信息计算必要的参数。可能需要计算峰值脉冲功率、平均功率、脉冲能量和相关参数,以此达到需要的结果:

图1中标出了脉冲激光参数,表中有参数解释。出于快速参考,所有方程都列于下方。

 


 

1上图中标出了用于表征脉冲激光的参数,下表中提供参数释义。脉冲能量(E)是脉冲曲线下的阴影面积。脉冲能量也等于斜线区域的面积。

 

脉冲激光计算公式:

周期和重频互为倒数: 


image003.png  


根据平均功率计算脉冲能量:

      image005.png

根据脉冲能量计算平均功率:

       image007.png

根据脉冲能量估算峰值功率:

        image009.png

峰值功率和平均功率的关系:

image011.png  image013.png





根据平均功率和占空比*计算峰值功率:

image015.png

*占空比(τ/t)是激光脉冲发射持续时间所占比例。

 

 

计算实例:

探测器的最大峰值光输入功率规定为75 mW,用它测量下面的脉冲激光是否安全?

单脉冲能量:

image017.png

 

看似低,但是峰值脉冲功率为:

image019.png

 

使用探测器测量这个脉冲激光是不安全的,因为脉冲的峰值功率要比探测器的最高峰值光输入功率高5个数量级。

 

参数

符号

单位

描述

脉冲能量

E

Joules [J]

单脉冲总辐射的量度,它是激光在一个周期内发射的光。脉冲能量等于阴影面积,也等于斜线区域覆盖的面积。

周期

Δt

Seconds [s] 

一个脉冲开始和下一个脉冲开始的间隔时间。

平均功率

Pavg

Watts [W]

如果脉冲能量在整个周期内均匀分布的光功率轴的坐标高度。

瞬时功率

P

Watts [W]

某个特定时间点的光功率。

峰值功率

Ppeak

Watts [W]

激光的最高瞬时光功率。

脉宽

τ

Seconds [s]

表示脉冲开始到结束所用的时间,一般使用脉冲形状的半高宽表示。也称脉冲持续时间。

重频

frep

Hertz [Hz]

发射脉冲的频率。等于周期的倒数。


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