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激光能量密度与脉冲持续时间有关吗?

时间:2022-12-15 16:42:25 作者:博纳德 点击:

  激光能量密度是了解能量在空间上的集中程度的有用指标,而它没有告诉我们能量传递的速度有多快,这时候就是脉冲持续时间发挥作用的地方,下面为大家具体介绍激光能量密度与脉冲持续时间的关系。

激光能量密度与脉冲持续时间关系

  一、太慢有多慢

  激光局部地将能量输入到系统中。然后,这些热量会在目标周围的散装材料中消散。如果缩短脉冲持续时间,留给热量扩散的时间就会减少,从而导致更强烈的目标聚集。但是多短才够短呢?热扩散发生的速度由声子弛豫时间(也称为热弛豫时间)决定。这就是你需要输入能量的“多快”的最低阈值。

  二、多快算太快

  市场上提供的水冷大功率探测器功率有处理能力,但它们也有一个极限。事实上,如果能量(注量)过高且传输过快(脉冲持续时间过短),所有光学器件最终都会退化。影响力的增加和脉冲持续时间的减少都转化为单位面积功率的增加。因此,损伤阈值通常以 W/cm 2为单位列出。需要注意的是所有光学元件都存在这些损坏阈值,包括功率和能量检测器、透镜、反射镜、分束器等。

  三、多快才合适

  如果脉冲持续时间太慢,热量就会消散,过程将无法进行。如果通量太高或脉冲持续时间太短,则存在破损的风险。看起来最佳的解决方案是提供尽可能高的通量和尽可能短的脉冲(不破坏任何东西)。但是我们可以在激光除漆中找到一个反例。对于高能量密度,当脉冲变短时,激光除漆的效率实际上会降低。假设的解释是,在脉冲开始时喷出的物质阻挡了随后的光。这使得在保持通量不变的同时增加脉冲持续时间变得更加有效。以这种方式,喷射出的物质阻挡了总注量的较小部分。在其他情况下,高通量在短脉冲持续时间下产生最佳效率,但对于较低的通量则相反。

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