L’energia del pols d’un làser es refereix a l’energia transmesa per un pols làser per unitat de temps. Típicament, els làsers poden emetre ones contínues (CW) o ones polsades, sent especialment important en moltes aplicacions com ara processament de materials, teledetecció, equipament mèdic i investigació científica. Comprendre les característiques de l’energia del pols làser és crucial per optimitzar el seu rendiment i millorar l’eficiència de l’aplicació.
1. Definició i mesura de l’energia del pols
L’energia del pols làser és l’energia alliberada per cada pols làser, generalment mesurada en joules (j). A diferència dels làsers d’ona contínua (CW), els làsers polsats alliberen energia en un curt temps de temps, i la magnitud de l’energia està normalment relacionada amb la durada del pols (amplada del pols) i la potència màxima.
L’energia del pols es pot calcular mitjançant la fórmula següent: e = ppeak × τ. Quan E és l’energia del pols (joules), el ppeak és la potència màxima del pols (watts), i τ és la durada del pols (segons). Això significa que l’energia del pols està directament relacionada amb l’energia màxima i l’amplada del pols.
2. Factors que afecten l’energia del pols
Diversos factors influeixen en l’energia del pols d’un làser, inclòs:
①Disseny i tipus làser:
Diferents tipus de làsers afecten la mida de l’energia del pols. Per exemple, els làsers d’estat sòlid normalment ofereixen una energia de pols més elevada, adequada per a aplicacions que requereixen una elevada potència. Els làsers de fibra, en canvi, poden produir polsos amb potència més alta ajustant la seva longitud d’ona.
②Durada del pols (amplada de pols):
Com més curta sigui l’amplada del pols, més gran és la potència màxima en un temps determinat, cosa que permet una major energia de pols. Les amplades de pols en làsers polsats normalment es poden ajustar entre nanosegons i picosegons, amb els polsos curts que s’utilitzen àmpliament en aplicacions d’alta precisió a causa de la seva elevada potència màxima.
③Eficiència de conversió d’energia i energia làser:
L’eficiència del làser determina directament la producció d’energia. Alguns sistemes làser poden millorar l’eficiència de la conversió optimitzant el disseny del medi de guany o de la cavitat làser, augmentant així l’energia del pols.
④Amplificadors làser:
En molts sistemes làser d’alta potència, s’utilitzen amplificadors per augmentar l’energia de sortida. Mitjançant l’amplificació en diverses etapes, l’energia del pols es pot augmentar significativament.
⑤Actualitat de la unitat làser:
El corrent d’accionament del díode làser o del sistema làser és un factor clau que influeix en la seva potència de sortida i l’energia del pols. Ajustant el corrent, es pot modificar l’estat d’excitació del làser, afectant així la sortida d’energia del pols.
3. Aplicacions d’energia del pols làser
La mida de l’energia del pols làser determina la seva idoneïtat per a diferents camps. Algunes aplicacions típiques inclouen:
①Processament de materials:
En la soldadura, el tall i el gravat de làser, l’energia de pols es pot controlar amb precisió per aconseguir un processament eficient i d’alta precisió. L’energia de pols més elevada és adequada per processar materials metàl·lics, mentre que els polsos de baixa energia s’utilitzen per a tractaments de superfície fina.
②Aplicacions mèdiques:
Els làsers polsats s’utilitzen àmpliament en l’àmbit mèdic, especialment per a cirurgies làser, tractaments de pell i tractaments oftalmics. Per exemple, els làsers pulsats amb energia més elevada poden centrar l’energia làser de longituds d’ona específiques a les zones petites per abonar el teixit malalt o el tractament de les condicions oculars.
③LiDAR i teledetecció:
La tecnologia LiDAR es basa en làsers d’alta energia de pols per a una àmplia i imatge precisa. En el seguiment ambiental, la conducció autònoma i la vigilància drone, la mida de l’energia del pols afecta directament la distància de detecció i la resolució del sistema LiDAR.
④Recerca científica:
Els làsers polsats també tenen un paper important en els experiments en física, química i biologia. En controlar amb precisió l’energia del pols, els científics poden realitzar espectroscòpia induïda per làser d’alta precisió, acceleració de partícules i investigació de refrigeració làser.
4. Mètodes per augmentar l’energia del pols
Els mètodes habituals per augmentar l'energia del pols làser inclouen:
①Guanyar l’optimització mitjana:
Seleccionant un medi de guany adequat i optimitzant el disseny de la cavitat làser, es pot augmentar l’energia de sortida del làser.
②Amplificació làser en diverses etapes:
Els amplificadors en diverses etapes poden augmentar gradualment l’energia del pols del làser per complir els requisits de diferents aplicacions.
③Augment del corrent de la unitat o de l'amplada del pols:
L’ajustament del corrent d’accionament del làser o l’amplada del pols pot donar lloc a una energia de pols més gran.
④Tecnologia de compressió de pols:
Utilitzant tècniques de compressió de pols, es pot escurçar la durada del pols, augmentant la seva potència màxima i alliberant més energia en un temps més curt.
5. Conclusió
Laser Pulse Energy és un paràmetre clau que influeix directament en el rendiment i l’aplicació de làsers en diversos camps. Amb avenços continus en tecnologia làser, els làsers polsats tindran aplicacions més àmplies en moltes indústries. Des del mecanitzat de precisió fins a la teledetecció i els tractaments mèdics, l’elevada producció d’energia dels làsers polsats obre noves possibilitats. Comprendre els conceptes bàsics de l’energia de pols i els seus factors influents pot ajudar a prendre més opcions científiques a l’hora de dissenyar i aplicar sistemes làser.
Posat Post: 11-2025 de febrer