Лазердің импульстік энергиясы уақыт бірлігінде лазер импульсі арқылы берілетін энергияны білдіреді. Әдетте, лазерлер үздіксіз толқындар (CW) немесе импульстік толқындар шығара алады, соңғысы әсіресе материалдарды өңдеу, қашықтықтан зондтау, медициналық жабдық және ғылыми зерттеулер сияқты көптеген қолданбаларда маңызды. Лазерлік импульстік энергияның сипаттамаларын түсіну оның жұмысын оңтайландыру және қолдану тиімділігін арттыру үшін өте маңызды.
1. Импульстік энергияны анықтау және өлшеу
Лазерлік импульстік энергия – әдетте джоульмен (Дж) өлшенетін әрбір лазер импульсі шығаратын энергия. Үздіксіз толқынды (CW) лазерлерден айырмашылығы, импульстік лазерлер энергияны қысқа уақыт ішінде шығарады және энергияның шамасы әдетте импульс ұзақтығына (импульс ені) және ең жоғары қуатқа байланысты.
Импульстік энергияны келесі формула арқылы есептеуге болады: E = Ppeak × τ. Мұндағы E – импульстік энергия (джоуль), Ppeak – импульстің ең жоғары қуаты (ватт), ал τ – импульс ұзақтығы (секунд). Бұл импульстік энергияның ең жоғары қуат пен импульс еніне тікелей байланысты екенін білдіреді.
2. Импульстік энергияға әсер ететін факторлар
Лазердің импульстік энергиясына бірнеше факторлар әсер етеді, соның ішінде:
①Лазерлік дизайн және түрі:
Лазерлердің әртүрлі түрлері импульстік энергияның мөлшеріне әсер етеді. Мысалы, қатты күйдегі лазерлер әдетте жоғары қуат шығысын қажет ететін қолданбаларға қолайлы жоғары импульстік энергияны ұсынады. Талшықты лазерлер, керісінше, толқын ұзындығын реттеу арқылы жоғары қуатпен импульстарды шығара алады.
②Импульс ұзақтығы (импульстік ені):
Импульстің ені неғұрлым қысқа болса, соғұрлым жоғары импульстік қуат берілген уақытта жоғары болады, бұл жоғары импульстік энергияға мүмкіндік береді. Импульстік лазерлердегі импульстік ені әдетте наносекундтар мен пикосекундтар арасында реттеледі, қысқа импульстар олардың жоғары шыңдық қуатына байланысты жоғары дәлдіктегі қолданбаларда кеңінен қолданылады.
③Лазерлік қуат және энергияны түрлендіру тиімділігі:
Лазердің тиімділігі энергияның шығуын тікелей анықтайды. Кейбір лазерлік жүйелер күшейту ортасының немесе лазер қуысының дизайнын оңтайландыру арқылы түрлендіру тиімділігін арттыра алады, осылайша импульстік энергияны арттырады.
④Лазерлік күшейткіштер:
Көптеген жоғары қуатты лазерлік жүйелерде шығыс энергиясын арттыру үшін күшейткіштер қолданылады. Көп сатылы күшейту арқылы импульстік энергияны айтарлықтай арттыруға болады.
⑤Лазерлік жетек тогы:
Лазерлік диодтың немесе лазерлік жүйенің жетек тогы оның шығыс қуаты мен импульстік энергиясына әсер ететін негізгі фактор болып табылады. Токты реттеу арқылы лазердің қозу күйін өзгертуге болады, осылайша импульстік энергия шығысына әсер етеді.
3. Лазерлік импульстік энергияны қолдану
Лазерлік импульстік энергияның мөлшері оның әртүрлі өрістерге жарамдылығын анықтайды. Кейбір типтік қолданбалар мыналарды қамтиды:
①Материалды өңдеу:
Лазерлік дәнекерлеуде, кесуде және гравировкада тиімді және жоғары дәлдіктегі өңдеуге қол жеткізу үшін импульстік энергияны дәл басқаруға болады. Жоғары импульстік энергия металл материалдарды өңдеу үшін қолайлы, ал төмен энергиялық импульстар жұқа бетті өңдеу үшін қолданылады.
②Медициналық қолданбалар:
Импульстік лазерлер медицина саласында, әсіресе лазерлік операциялар, теріні емдеу және офтальмологиялық емдеу үшін кеңінен қолданылады. Мысалы, энергиясы жоғары импульстік лазерлер белгілі бір толқын ұзындықтағы лазер энергиясын ауру тіндерді жою немесе көз ауруларын емдеу үшін шағын аймақтарға бағыттай алады.
③LiDAR және қашықтан зондтау:
LiDAR технологиясы дәл диапазон мен бейнелеу үшін жоғары импульстік энергиялы лазерлерге сүйенеді. Қоршаған ортаны бақылауда, автономды жүргізуде және дронды бақылауда импульстің энергия мөлшері LiDAR жүйесінің анықтау қашықтығы мен рұқсатына тікелей әсер етеді.
④Ғылыми зерттеулер:
Импульстік лазерлер физика, химия және биологиядағы тәжірибелерде де маңызды рөл атқарады. Импульстік энергияны дәл басқара отырып, ғалымдар жоғары дәлдіктегі лазерлік спектроскопияны, бөлшектерді жеделдетуді және лазерді салқындату зерттеулерін жүргізе алады.
4. Импульстік энергияны арттыру әдістері
Лазерлік импульстік энергияны арттырудың жалпы әдістеріне мыналар жатады:
①Орташа оңтайландыруды алыңыз:
Сәйкес күшейту ортасын таңдау және лазер қуысының дизайнын оңтайландыру арқылы лазердің шығыс энергиясын арттыруға болады.
②Көп сатылы лазерлік күшейту:
Көп сатылы күшейткіштер әртүрлі қолданбалардың талаптарын қанағаттандыру үшін лазердің импульстік энергиясын біртіндеп арттыра алады.
③Жетек тогын немесе импульстік енін арттыру:
Лазердің жетек тогын немесе импульстік енін реттеу үлкен импульстік энергияға әкелуі мүмкін.
④Импульстік қысу технологиясы:
Импульсті қысу әдістерін пайдалана отырып, импульс ұзақтығын қысқартуға, оның ең жоғары қуатын арттыруға және қысқа уақыт ішінде көбірек энергияны шығаруға болады.
5. Қорытынды
Лазерлік импульстік энергия әртүрлі салаларда лазерлердің өнімділігі мен қолданылуына тікелей әсер ететін негізгі параметр болып табылады. Лазерлік технологияның үздіксіз жетістіктерімен импульстік лазерлер көптеген салаларда кеңірек қолданылады. Дәл өңдеуден қашықтан зондтау мен медициналық емдеуге дейін импульстік лазерлердің жоғары энергия шығысы жаңа мүмкіндіктер ашады. Импульстік энергияның негізгі түсініктерін және оның әсер етуші факторларын түсіну лазерлік жүйелерді жобалау және қолдану кезінде көбірек ғылыми таңдау жасауға көмектеседі.
Хабарлама уақыты: 11 ақпан 2025 ж