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激光峰值功率和平均功率有什么關(guān)系
說到底,激光只是把能量從一個地方轉(zhuǎn)移到另一個地方的另一種方式。由于功率是在單位時間內(nèi)傳遞的能量的度量,這是激光的普遍參數(shù)。然而,如果激光是脈沖的,事情就會變得復(fù)雜起來。以前,只有功率和功率密度,現(xiàn)在我們開始看到更多的規(guī)格。有脈沖能量、寬度和重復(fù)頻率,還有兩種功率:峰值功率和平均功率。同樣的激光平均功率可達(dá)10mw,但峰值功率可達(dá)10kw !
一、為什么會有兩種不同的功率
用每個脈沖的能量除以脈沖寬度(時間),你會得到峰值功率。這是激光在脈沖期間的功率,如果你不關(guān)閉激光而不是脈沖,這將是你wei一的功率規(guī)格(就像CW激光)。但是由于激光關(guān)閉了一段時間(通常比它打開的時間長得多),平均功率會更低??紤]平均功率的一個簡單方法就是峰值功率乘以占空率。換句話說,就是激光在一個開/關(guān)周期內(nèi)的平均功率。
例如,如果你的激光是10kw,它在1khz下脈沖1ns(換句話說,它的占空比是1/1,000,000或0.0001%)。由于激光關(guān)閉時的功率是打開時的100萬倍,因此有效平均功率是峰值功率的百萬分之一,即10mw。
圖1 -平均功率和峰值功率示意圖,其中峰值功率為10w,占空系數(shù)為20%,平均功率為2w。
二、功率傳感器測量激光的關(guān)系
如果你正在使用熱或光電二極管傳感器測量功率,你會發(fā)現(xiàn)只有一個規(guī)格的zui大功率。那么這指的是哪個呢?
答案是:平均功率。
功率范圍和損傷閾值(功率密度)是關(guān)于平均功率,而不是峰值功率。但是這并不是說峰值功率對我們的傳感器沒有影響。它確實(shí)會影響他們,但只是間接的。
如果你仔細(xì)看激光功率傳感器數(shù)據(jù)表,你會注意到有兩個損傷閾值:功率密度和能量密度。與功率密度不同,能量密度通常是一個簡單的數(shù)字,單位是kW/cm2,而能量密度通常被描述為一個表格,有幾個可能的值(單位是J/cm2)。zui大能量密度取決于脈沖寬度,因?yàn)槊}沖寬度越長,能量被吸收和作為熱量消散的時間就越長。我們將其框定為極短脈沖的zui大能量密度降額,但人們也可以很容易地將其視為能量密度的滑動刻度,以確保不超過給定的峰值功率。