激光能量密度是了解能量在空間上的集中程度的有用指標(biāo),而它沒(méi)有告訴我們能量傳遞的速度有多快,這時(shí)候就是脈沖持續(xù)時(shí)間發(fā)揮作用的地方,下面為大家具體介紹激光能量密度與脈沖持續(xù)時(shí)間的關(guān)系。
一、太慢有多慢
激光局部地將能量輸入到系統(tǒng)中。然后,這些熱量會(huì)在目標(biāo)周圍的散裝材料中消散。如果縮短脈沖持續(xù)時(shí)間,留給熱量擴(kuò)散的時(shí)間就會(huì)減少,從而導(dǎo)致更強(qiáng)烈的目標(biāo)聚集。但是多短才夠短呢?熱擴(kuò)散發(fā)生的速度由聲子弛豫時(shí)間(也稱為熱弛豫時(shí)間)決定。這就是你需要輸入能量的“多快”的最低閾值。
二、多快算太快
市場(chǎng)上提供的水冷大功率探測(cè)器功率有處理能力,但它們也有一個(gè)極限。事實(shí)上,如果能量(注量)過(guò)高且傳輸過(guò)快(脈沖持續(xù)時(shí)間過(guò)短),所有光學(xué)器件最終都會(huì)退化。影響力的增加和脈沖持續(xù)時(shí)間的減少都轉(zhuǎn)化為單位面積功率的增加。因此,損傷閾值通常以 W/cm 2為單位列出。需要注意的是所有光學(xué)元件都存在這些損壞閾值,包括功率和能量檢測(cè)器、透鏡、反射鏡、分束器等。
三、多快才合適
如果脈沖持續(xù)時(shí)間太慢,熱量就會(huì)消散,過(guò)程將無(wú)法進(jìn)行。如果通量太高或脈沖持續(xù)時(shí)間太短,則存在破損的風(fēng)險(xiǎn)??雌饋?lái)最佳的解決方案是提供盡可能高的通量和盡可能短的脈沖(不破壞任何東西)。但是我們可以在激光除漆中找到一個(gè)反例。對(duì)于高能量密度,當(dāng)脈沖變短時(shí),激光除漆的效率實(shí)際上會(huì)降低。假設(shè)的解釋是,在脈沖開(kāi)始時(shí)噴出的物質(zhì)阻擋了隨后的光。這使得在保持通量不變的同時(shí)增加脈沖持續(xù)時(shí)間變得更加有效。以這種方式,噴射出的物質(zhì)阻擋了總注量的較小部分。在其他情況下,高通量在短脈沖持續(xù)時(shí)間下產(chǎn)生最佳效率,但對(duì)于較低的通量則相反。
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