Лазерын импульсийн энерги

Лазерын импульсийн энерги гэдэг нь лазерын импульсийн нэгж хугацаанд дамжуулсан энергийг хэлнэ. Ерөнхийдөө лазерууд тасралтгүй долгион (CW) эсвэл импульсийн долгион ялгаруулж чаддаг бөгөөд сүүлийнх нь материал боловсруулах, алсын зайнаас тандан судлах, эмнэлгийн тоног төхөөрөмж, шинжлэх ухааны судалгаа зэрэг олон хэрэглээнд онцгой чухал юм. Лазерын импульсийн энергийн шинж чанарыг ойлгох нь түүний гүйцэтгэлийг оновчтой болгох, хэрэглээний үр ашгийг дээшлүүлэхэд чухал ач холбогдолтой.

1. Импульсийн энергийн тодорхойлолт ба хэмжилт

Лазерын импульсийн энерги гэдэг нь лазерын импульс бүрээс ялгардаг энерги бөгөөд ихэвчлэн жоул (J)-ээр хэмжигддэг. Тасралтгүй долгионы (CW) лазераас ялгаатай нь импульсийн лазерууд богино хугацаанд энерги ялгаруулдаг бөгөөд энергийн хэмжээ нь импульсийн үргэлжлэх хугацаа (импульсийн өргөн) болон оргил чадалтай холбоотой байдаг.

Импульсийн энергийг дараах томъёогоор тооцоолж болно: E = P оргил × τ. Энд E нь импульсийн энерги (жоуль), P оргил нь импульсийн оргил чадал (ватт), τ нь импульсийн үргэлжлэх хугацаа (секунд) юм. Энэ нь импульсийн энерги нь оргил чадал болон импульсийн өргөнтэй шууд хамааралтай гэсэн үг юм.

2. Пульсийн энергид нөлөөлөх хүчин зүйлс

Лазерын импульсийн энергид хэд хэдэн хүчин зүйл нөлөөлдөг, үүнд:

①Лазерын дизайн ба төрөл:
Лазерын янз бүрийн төрлүүд нь импульсийн энергийн хэмжээнд нөлөөлдөг. Жишээлбэл, хатуу төлөвт лазерууд нь ихэвчлэн өндөр импульсийн энерги өгдөг бөгөөд энэ нь өндөр чадлын гаралт шаарддаг хэрэглээнд тохиромжтой. Нөгөөтэйгүүр, шилэн лазерууд нь долгионы уртыг тохируулах замаар илүү өндөр чадлын импульс үүсгэж чаддаг.

2Пульсийн үргэлжлэх хугацаа (Пульсийн өргөн):
Импульсийн өргөн богино байх тусам тухайн хугацаанд оргил хүч өндөр байх бөгөөд энэ нь импульсийн энергийг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Импульсийн лазерын импульсийн өргөнийг ихэвчлэн наносекунд ба пикосекундын хооронд тохируулж болдог бөгөөд богино импульс нь өндөр оргил хүчнээс шалтгаалан өндөр нарийвчлалтай хэрэглээнд өргөн хэрэглэгддэг.

③Лазерын хүч ба эрчим хүчний хувиргалтын үр ашиг:
Лазерын үр ашиг нь эрчим хүчний гаралтыг шууд тодорхойлдог. Зарим лазер системүүд нь олшруулагч орчин эсвэл лазерын хөндийн дизайныг оновчтой болгосноор импульсийн энергийг нэмэгдүүлэх замаар хөрвүүлэлтийн үр ашгийг дээшлүүлж чаддаг.

④Лазер өсгөгч:
Олон өндөр хүчин чадалтай лазер системд гаралтын энергийг нэмэгдүүлэхийн тулд өсгөгч ашигладаг. Олон үе шаттай өсгөлтийн тусламжтайгаар импульсийн энергийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой.

⑤Лазерын хөтчийн гүйдэл:
Лазер диод эсвэл лазер системийн хөтлөх гүйдэл нь түүний гаралтын чадал болон импульсийн энергид нөлөөлдөг гол хүчин зүйл юм. Гүйдлийг тохируулснаар лазерын өдөөх төлөвийг өөрчилж, улмаар импульсийн энергийн гаралтад нөлөөлж болно.

3. Лазер импульсийн энергийн хэрэглээ

Лазерын импульсийн энергийн хэмжээ нь түүний янз бүрийн салбарт тохирох байдлыг тодорхойлдог. Зарим ердийн хэрэглээнд дараахь зүйлс орно.

①Материал боловсруулах:
Лазер гагнуур, зүсэлт, сийлбэрт импульсийн энергийг нарийн хянаж, үр ашигтай, өндөр нарийвчлалтай боловсруулалт хийх боломжтой. Өндөр импульсийн энерги нь металл материалыг боловсруулахад тохиромжтой бол бага энергитэй импульсийг нарийн гадаргуугийн боловсруулалтад ашигладаг.

2Эмнэлгийн хэрэглээ:
Импульсийн лазерыг анагаах ухааны салбарт, ялангуяа лазер мэс засал, арьсны эмчилгээ, нүдний эмчилгээнд өргөн ашигладаг. Жишээлбэл, илүү өндөр энергитэй импульсийн лазерууд нь тодорхой долгионы урттай лазерын энергийг өвчтэй эдийг арилгах эсвэл нүдний өвчнийг эмчлэхэд жижиг хэсгүүдэд төвлөрүүлж чаддаг.

③LiDAR болон Алсын зайн тандан судлал:
LiDAR технологи нь нарийвчлалтай хүрээ болон дүрслэлд өндөр импульсийн энергийн лазер ашигладаг. Байгаль орчны хяналт, бие даасан жолоодлого, дрон хяналтад импульсийн энергийн хэмжээ нь LiDAR системийн илрүүлэх зай болон нягтралд шууд нөлөөлдөг.

④Шинжлэх ухааны судалгаа:
Импульсийн лазерууд нь физик, хими, биологийн туршилтуудад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Импульсийн энергийг нарийн хянаснаар эрдэмтэд өндөр нарийвчлалтай лазераар өдөөгдсөн спектроскопи, бөөмийн хурдатгал, лазерын хөргөлтийн судалгаа хийж чадна.

4. Пульсийн энергийг нэмэгдүүлэх аргууд

Лазер импульсийн энергийг нэмэгдүүлэх нийтлэг аргууд нь:

①Дунд зэргийн оновчлолыг нэмэгдүүлэх:
Тохирох олшруулалтын орчныг сонгож, лазерын хөндийн дизайныг оновчтой болгосноор лазерын гаралтын энергийг нэмэгдүүлэх боломжтой.

2Олон үе шаттай лазерын олшруулалт:
Олон үе шаттай өсгөгч нь янз бүрийн хэрэглээний шаардлагыг хангахын тулд лазерын импульсийн энергийг аажмаар нэмэгдүүлж чаддаг.

③Хөдөлгүүрийн гүйдэл эсвэл импульсийн өргөнийг нэмэгдүүлэх:
Лазерын хөтчийн гүйдэл эсвэл импульсийн өргөнийг тохируулах нь импульсийн энергийг ихэсгэхэд хүргэж болно.

④Пульс шахалтын технологи:
Пульс шахалтын техникийг ашиглан импульсийн үргэлжлэх хугацааг богиносгож, оргил үеийн чадлыг нэмэгдүүлж, богино хугацаанд илүү их энерги ялгаруулж болно.

5. Дүгнэлт

Лазерын импульсийн энерги нь янз бүрийн салбарт лазерын гүйцэтгэл болон хэрэглээнд шууд нөлөөлдөг гол параметр юм. Лазер технологийн тасралтгүй дэвшлийн ачаар импульсийн лазерууд олон салбарт илүү өргөн хэрэглээтэй болох болно. Нарийн боловсруулалтаас эхлээд алсын зайн тандан судлал болон эмчилгээний эмчилгээ хүртэл импульсийн лазерын өндөр энергийн гаралт нь шинэ боломжуудыг нээж өгдөг. Импульсийн энергийн үндсэн ойлголтууд болон түүнд нөлөөлөх хүчин зүйлсийг ойлгох нь лазер системийг зохион бүтээх, хэрэглэх үед илүү шинжлэх ухааны сонголт хийхэд тусалдаг.