激光脉冲的平均功率和功率
激光脉冲的平均功率和功率
激光脉冲的平均功率和功率，设脉冲激光器输出的单个脉冲持续时间（脉冲宽度）为：t,（实际为FWHM宽度）单个脉冲的能量：E,输出激光的脉冲重复周期为：T,那么,激光脉冲的平均功率Pav = E/T,（即在一个重复周期内的单位时间输出的能量）脉冲激光讲峰值功率（peak power）Ppk = E/t能量密度=（单脉冲能量*所用频率）/光斑面积算通常也用单位时间内的总能量除以光斑面积峰值功率=脉冲能量除以脉宽平均功率=脉冲能量*重复频率（每秒钟脉冲的个数）脉冲激光器的能量换算脉冲激光器的发射激光是不连续，一般以高重频脉冲间隔发射。
发射能量以功的单位焦耳J）计，即每次脉冲做功多少焦耳。
连续激光器发射的能量以功率单位瓦特（W）计量，即每秒钟做功多少焦耳，表示单位时间内做功多少。
瓦和焦耳的关系：1W=1J/秒。
一台脉冲激光器，脉冲发射能量是1焦耳/次，脉冲频率是50Hz,则每秒钟发射激光50次，每秒钟内做功的平均功率为：50X 1焦耳=50焦耳，所以，平均功率就换算为50瓦。
再举例说明峰值功率的计算，一台绿光脉冲激光器，脉冲能量是0.14mJ/次，每次脉宽20 ns,脉冲频率100kHz，平均功率为：0.14mJ X 100k=14J/s=14W，即平均功率为14瓦；峰值功率是每次脉冲能量与脉宽之比，即峰值功率：0.14mJ/20ns=7000W=7kW，峰值功率为7千瓦。
要想知道镜片的脉冲激光损伤阈值是否在承受极限内，既要计算脉冲激光的峰值功率，也要计算脉冲激光的平均功率，综合考虑。
如某ZnSe镜片的激光损伤阈值时是500MW/cm2,使用在一台脉冲激光器中，脉冲激光器的脉冲能量是10J/cm2，脉宽10ns，频率50kHz。
首先，计算平均功率：10J/cm2 X 50kHz=0.5MW/cm2 其次，再计算峰值功率：10J/cm2 / 10ns = 1000MW/cm2 从脉冲激光器的平均功率看，该镜片是能承受不被损伤的，但从脉冲激光器的峰值功率看，是大于该镜片的激光损伤阈值的。
激光原理与应用答案(陈家壁主编)
思考练习题11． 试计算连续功率均为1W 的两光源，分别发射λ＝0.5000μm ，ν=3000MHz 的光，每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？答：粒子数分别为：188346341105138.21031063.6105.01063.61⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯==---λνc h q n 239342100277.51031063.61⨯=⨯⨯⨯==-νh q n2．热平衡时，原子能级E 2的数密度为n 2，下能级E 1的数密度为n 1，设21g g =，求：(1)当原子跃迁时相应频率为ν＝3000MHz ，T ＝300K 时n 2/n 1为若干。
(2)若原子跃迁时发光波长λ＝1μ，n 2/n 1＝0.1时，则温度T 为多高？答：（1）(//m n E E m m kTn n n g e n g --=）则有：1]3001038.11031063.6exp[2393412≈⨯⨯⨯⨯⨯-==---kT h e n n ν（2）K T Te n n kT h 3623834121026.61.0]1011038.11031063.6exp[⨯=⇒=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-==----ν3．已知氢原子第一激发态(E 2)与基态(E 1)之间能量差为1.64×l0－18J ，设火焰(T ＝2700K)中含有1020个氢原子。
设原子按玻尔兹曼分布，且4g 1＝g 2。
求：(1)能级E 2上的原子数n 2为多少？(2)设火焰中每秒发射的光子数为l08 n 2，求光的功率为多少瓦？答：（1）1923181221121011.3]27001038.11064.1exp[4----⨯=⨯⨯⨯-⨯=⇒=⋅⋅n n e g n g n kTh ν且202110=+n n 可求出312≈n（2）功率＝W 918810084.51064.13110--⨯=⨯⨯⨯4．(1)普通光源发射λ＝0.6000μm 波长时，如受激辐射与自发辐射光功率体密度之比q q 激自1=2000，求此时单色能量密度νρ为若干？(2)在He —Ne 激光器中若34/100.5m s J ⋅⨯=-νρ，λ为0.6328μm ，设μ＝1，求q q 激自为若干？ 答：（1）3173436333/10857.31063.68)106.0(2000188m s J h h c q q ⋅⨯=⇒⨯⨯⨯=⇒=---ννννρρπρπλρνπ＝自激（2）943436333106.71051063.68)106328.0(88⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==---πρπλρνπννh h c q q ＝自激5．在红宝石Q 调制激光器中，有可能将全部Cr 3＋(铬离子)激发到激光上能级并产生巨脉冲。
脉冲和激光
脉冲和激光引言：脉冲和激光是现代科学技术中的两个重要概念。
脉冲是指在一段时间内快速、间断地发生的能量传递现象，而激光则是一种特殊的光源，具有高度的单色性、方向性和高亮度。
本文将分别介绍脉冲和激光的定义、特性以及应用领域，并探讨两者之间的联系。
一、脉冲1. 定义脉冲是指在一段时间内快速、间断地发生的能量传递现象。
它可以是物理量的突然变化，也可以是一次性的脉冲信号。
2. 特性脉冲具有以下特性：(1) 能量集中：脉冲的能量在短时间内集中传递，能够产生较高的功率密度。
(2) 时间短暂：脉冲的持续时间很短，通常在纳秒至毫秒级别。
(3) 高峰值功率：脉冲的峰值功率比平均功率高很多。
3. 应用领域脉冲在许多领域中都有广泛的应用，如雷达、激光、通信、医学等。
在雷达中，脉冲被用于探测目标的距离和速度；在激光中，脉冲被用于产生高能量的光束；在通信中，脉冲被用于传输信息；在医学中，脉冲被用于治疗、诊断等。
二、激光1. 定义激光是一种特殊的光源，具有高度的单色性、方向性和高亮度。
它是通过激发原子或分子的能级跃迁产生的，具有狭窄的频谱宽度和高度的相干性。
2. 特性激光具有以下特性：(1) 单色性：激光的频率非常单一，具有极高的色纯度。
(2) 方向性：激光具有很强的方向性，能够形成狭窄的光束。
(3) 高亮度：激光的亮度非常高，光束能够聚焦成极小的点。
3. 应用领域激光在许多领域中都有广泛的应用，如激光切割、激光打印、激光医疗、激光通信等。
在激光切割中，激光被用于切割各种材料；在激光打印中，激光被用于打印高质量的图像；在激光医疗中，激光被用于手术、治疗等；在激光通信中，激光被用于传输信息。
三、脉冲与激光的联系脉冲和激光在某些方面具有联系：1. 脉冲激光：脉冲激光是指脉冲信号产生的激光。
它既具有脉冲的特性，又具有激光的特性，能够产生高能量的、短暂的光脉冲。
2. 激光脉冲：激光脉冲是指激光的脉冲信号。
它既具有激光的特性，又具有脉冲的特性，能够在短时间内产生高能量的光脉冲。
脉冲峰值功率计算公式
脉冲峰值功率计算公式脉冲峰值功率计算公式是指用于计算脉冲信号的峰值功率的数学表达式。
在无线通信、雷达、激光等领域中，脉冲峰值功率的计算是十分重要的，它可以帮助我们评估信号的强度和传输能力。
本文将详细介绍脉冲峰值功率的计算公式及其应用。
脉冲峰值功率是指脉冲信号在时间上的瞬时功率峰值。
脉冲信号通常由一个或多个周期性波形组成，其特点是脉冲宽度短、幅度大。
在计算脉冲峰值功率时，我们需要考虑脉冲信号的幅度和持续时间。
脉冲峰值功率的计算公式如下：脉冲峰值功率 = (脉冲信号的峰值幅度)^2 / (2 * 脉冲信号的持续时间)其中，脉冲信号的峰值幅度是指脉冲信号的最大幅度值，通常以伏特（V）为单位表示；脉冲信号的持续时间是指脉冲信号的宽度，通常以秒（s）为单位表示。
脉冲峰值功率计算公式的应用非常广泛。
在无线通信系统中，我们可以利用该公式计算脉冲信号的峰值功率，以评估信号的传输能力和传播范围。
在雷达系统中，脉冲峰值功率的计算可以帮助我们确定雷达系统的探测能力和目标距离。
在激光技术中，脉冲峰值功率的计算可以用于评估激光器的输出能力和穿透力。
为了更好地理解脉冲峰值功率的计算公式，我们来看一个具体的例子。
假设某无线通信系统的脉冲信号的峰值幅度为10 V，持续时间为1 μs（微秒）。
根据脉冲峰值功率的计算公式，我们可以得到该脉冲信号的峰值功率为：脉冲峰值功率= (10 V)^2 / (2 * 1 μs)= 100 V^2 / 2 μs= 50 W因此，该无线通信系统的脉冲信号在峰值功率上达到了50瓦特。
需要注意的是，脉冲峰值功率的计算公式中的幅度和持续时间必须使用相同的单位。
如果幅度使用的是毫伏特（mV），那么持续时间也应使用毫秒（ms）。
脉冲峰值功率计算公式还可以用于计算脉冲信号的平均功率。
脉冲信号的平均功率是指脉冲信号在一定时间内的平均功率值。
要计算脉冲信号的平均功率，我们可以将脉冲信号的峰值功率乘以脉冲信号的重复频率。
激光原理及应用思考练习题答案.
思考练习题11． 试计算连续功率均为1W 的两光源，分别发射λ＝0.5000μm ，ν=3000MHz 的光，每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？答：粒子数分别为：188346341105138.21031063.6105.01063.61⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯==---λνc h q n 239342100277.51031063.61⨯=⨯⨯⨯==-νh q n2．热平衡时，原子能级E 2的数密度为n 2，下能级E 1的数密度为n 1，设21g g =，求：(1)当原子跃迁时相应频率为ν＝3000MHz ，T ＝300K 时n 2/n 1为若干。
(2)若原子跃迁时发光波长λ＝1μ，n 2/n 1＝0.1时，则温度T 为多高？答：（1）(//m n E E m m kTn n n g e n g --=）则有：1]3001038.11031063.6exp[2393412≈⨯⨯⨯⨯⨯-==---kT h e n n ν（2）K T Te n n kT h 3623834121026.61.0]1011038.11031063.6exp[⨯=⇒=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-==----ν3．已知氢原子第一激发态(E 2)与基态(E 1)之间能量差为1.64×l0－18J ，设火焰(T ＝2700K)中含有1020个氢原子。
设原子按玻尔兹曼分布，且4g 1＝g 2。
求：(1)能级E 2上的原子数n 2为多少？(2)设火焰中每秒发射的光子数为l08 n 2，求光的功率为多少瓦？答：（1）1923181221121011.3]27001038.11064.1exp[4----⨯=⨯⨯⨯-⨯=⇒=⋅⋅n n e g n g n kTh ν且202110=+n n 可求出312≈n（2）功率＝W 918810084.51064.13110--⨯=⨯⨯⨯4．(1)普通光源发射λ＝0.6000μm 波长时，如受激辐射与自发辐射光功率体密度之比q q 激自1=2000，求此时单色能量密度νρ为若干？(2)在He —Ne 激光器中若34/100.5m s J ⋅⨯=-νρ，λ为0.6328μm ，设μ＝1，求q q 激自为若干？ 答：（1）3173436333/10857.31063.68)106.0(2000188m s J h h c q q ⋅⨯=⇒⨯⨯⨯=⇒=---ννννρρπρπλρνπ＝自激（2）943436333106.71051063.68)106328.0(88⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==---πρπλρνπννh h c q q ＝自激5．在红宝石Q 调制激光器中，有可能将全部Cr 3＋(铬离子)激发到激光上能级并产生巨脉冲。
各功率激光的特点.
常见激光技术总结目前常见的激光器按工作介质分气体激光器、固体激光器、半导体激光器、光纤激光器和染料激光器5大类，近来还发展了自由电子激光器。
大功率激光器通常都脉冲方式输出已获得较大的峰值功率。
单脉冲激光指的是几分钟才输出一个脉冲的激光，重频激光指的是每分钟输出几次到每秒输出数百次甚至更高的激光。
一、气体激光器1.He-Ne激光器：典型的惰性气体原子激光器，输出连续光，谱线有632.8nm（最常用），1015nm，3390nm，近来又向短波延伸。
这种激光器输出地功率最大能达到1W，但光束质量很好，主要用于精密测量，检测，准直，导向，水中照明，信息处理，医疗及光学研究等方面。
2.Ar离子激光器：典型的惰性气体离子激光器，是利用气体放电试管内氩原子电离并激发，在离子激发态能级间实现粒子数反转而产生激光。
它发射的激光谱线在可见光和紫外区域，在可见光区它是输出连续功率最高的器件，商品化的最高也达30-50W。
它的能量转换率最高可达0.6%，频率稳定度在3E-11，寿命超过1000h，光谱在蓝绿波段（488/514.5），功率大，主要用于拉曼光谱、泵浦染料激光、全息、非线性光学等研究领域以及医疗诊断、打印分色、计量测定材料加工及信息处理等方面。
3.CO2激光器：波长为9~12um（典型波长10.6um）的CO2激光器因其效率高，光束质量好，功率范围大（几瓦之几万瓦），既能连续又能脉冲等多优点成为气体激光器中最重要的，用途最广泛的一种激光器。
主要用于材料加工，科学研究，检测国防等方面。
常用形式有：封离型纵向电激励二氧化碳激光器、TEA二氧化碳激光器、轴快流高功率二氧化碳激光器、横流高功率二氧化碳激光器。
4.N2分子激光器：气体激光器，输出紫外光，峰值功率可达数十兆瓦，脉宽小于10ns，重复频率为数十至数千赫，作可调谐燃料激光器的泵浦源，也可用于荧光分析，检测污染等方面。
5.准分子激光器：以准分子为工作物质的一类气体激光器件。
脉冲激光与连续激光的区别
脉冲激光与连续激光的区别连续激光顾名思义 激光输出时间上时连续的 脉冲激光的输出是不连续的商用的最短能到几飞秒的量级吧 所以脉冲激光常用于测量超快的物理过程。
但是连续激光也有好处 经过稳频 可以得到很窄的线宽 能用于激光测距精细光谱。
两者峰值功率差很多 连续激光中比较好的半导体激光器能做到百W量级而脉冲激光现在飞秒的能做到TW的量级 脉宽越短 热作用效应越少 精细加工中都是用脉冲激光较多。
峰值功率=单脉冲能量/脉冲宽度 平均功率=单脉冲能量*重复频率激光的脉宽是对脉冲激光器或准连续的激光器而言的 简单说可以理解为每次发射的一个激光脉冲的作用时间或一个激光脉冲的持续时间。
重复频率是每秒中激光器发射的脉冲数 如10Hz就是指一秒钟发射10个激光脉冲。
但是每个激光脉冲的脉宽就因不同激光器而不同 是纳秒级的还是微妙级的还是毫秒级的。
就像上面朋友说的 有如下关系 峰值功率=单脉冲能量/脉冲宽度 平均功率=单脉冲能量*重复频率。
激光线宽是表征激光单色性的 线宽越窄 激光单色性越好什么是连续激光和脉冲激光,区别在哪？发表日期：2016-06-21 文章编辑：廖浏览次数: 503激光（英语：Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，缩写为LASER，或laser），港澳地区称“激光”、“雷射”，台湾地区称“雷射”、“镭射，是指通过受激辐射而产生，放大的光，即受激辐射的光放大。
特点是单色性极好，发散度极小，亮度（功率）可以达到很高。
产生激光需要“激发来源”，“增益介质”，“共振结构”这三个要素。
脉冲就是隔一段相同的时间发出的波（电波/光波等等）等机械形式。
激光脉冲指的是脉冲工作方式的激光器发出的一个光脉冲，简单的说，好比手电筒的工作一样，一直合上按钮就是连续工作，合上开关立刻又关掉就是发出了一个“光脉冲”。
用脉冲方式工作有它的必要性，比如发送信号、减少热的产生等。
脉冲激光功率密度计算公式
脉冲激光功率密度计算公式
脉冲激光功率密度计算公式为：
功率密度（P）= 脉冲能量（E）/ 脉冲宽度（t）
其中，脉冲能量（E）表示激光脉冲的总能量，通常以焦耳（J）为单位；脉冲宽度（t）表示激光脉冲的持续时间，通常以秒（s）为单位。
根据单位换算，功率密度的单位通常为焦耳/秒（J/s）或瓦特/平方米（W/m^2）。
需要注意的是，这个公式适用于单个脉冲的功率密度计算。
对于多个连续脉冲的功率密度计算，需要考虑重复频率（即单位时间内脉冲发射的次数），并将每个脉冲的功率密度求平均。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一台脉冲激光器，脉冲发射能量是1焦耳/次，脉冲频率是50Hz，则每秒钟发射激光50次，每秒钟内做功的平均功率为：50X1焦耳=50焦耳，所以，平均功率就换算为50瓦。再举例说明峰值功率的计算，一台绿光脉冲激光器，脉冲能量是0.14mJ/次，每次脉宽20ns,脉冲频率100kHz，
能量密度=（单脉冲能量*所用频率 ）/ 光斑面积算
通常也用单位时间内的总能量除以光斑面积
峰值功率=脉冲能量除以脉宽
平均功率=脉冲能量*重复频率（每秒钟脉冲的个数）
脉冲激光器的能量换算
脉冲激光器的发射激光是不连续，一般以高重频脉冲间隔发射。发射能量以功的单位焦耳(J)计，即每次脉冲做功多少焦耳。
连续激光器发射的能量以功率单位瓦特(W)计量，即每秒钟做功多少焦耳，表示单位时间内做功多少。
从脉冲激光器的平均功率看，该镜片是能承受不被损伤的，但从脉冲激光器的峰值功率看，是大于该镜片的激光损伤阈值的。所以，综合判断，该ZnSe镜片不宜用于此脉冲激光器。如果有条件，对脉冲激光器镜片，应当分别测试平均功率和峰值功率的激光损伤阈值。
Ave.Power：平均功率Pulseenergy：脉冲能量PulseWidth：脉宽PeakPower:峰值功率Rep.Rate：脉冲频率ps：皮秒，10-12Sns：纳秒，10-9SM:兆，106J:焦耳W:瓦
平均功率为：0.14mJX100k=14J/s=14W，即平均功率为14瓦；峰值功率是每次脉冲能量与脉宽之比，即
峰值功率：0.14mJ/20ns=7000W=7kW,峰值功率为7千瓦。
要想知道镜片的脉冲激光损伤阈值是否在承受极限内，既要计算脉冲激光的峰值功率，也要计算脉冲激光的平均功率，综合考虑。
如某ZnSe镜片的激光损伤阈值时是500MW/cm2,使用在一台脉冲激光器中，脉冲激光器的脉冲能量是10J/cm2，脉宽10ns，频率50kHz。首先，计算平均功率：10J/cm2X50kHz=0.5MW/cm2其次，再计算峰值功率：10J/cm2/10ns=1000MW/cm2
欢迎您的下载，
资料仅供参考！
致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习资料等等
打造全网一站式需求
折叠编辑本段注意事项
1、 不要沾污石英泡壳应保持清洁，使用前应用酒精棉花擦净后再点灯。 2、 由于电流较大，灯头和灯座之间接触必须良好，使用中必须保证接触点清洁。 3、 因灯内充有高压气体，故在装卸运输时，尤其在装机时避免碰撞，工作时应置于散热良好的罩内，以防爆炸及强光、强紫外线灼伤皮肤和眼睛。 4、 氙灯必须与专用的直流电源及触发器配套使用，直流电源的波纹系数不得大于7%，点燃时工作电流应在规定范围内。否则会影响灯的寿命，甚至毁坏。
激光脉冲的平均功率和功率,
设脉冲激光器输出的单个脉冲持续时间(脉冲宽度)为：t,(实际为 FWHM宽度 )
单个脉冲的能量：Βιβλιοθήκη ,输出激光的脉冲重复周期为：T,
那么,激光脉冲的平均功率 Pav = E/T,（即在一个重复周期内的单位时间输出的能量）,
脉冲激光讲峰值功率（peak power）Ppk = E/t
氙灯作为激光设备一个常用光源，通常被人们也叫做激光氙灯、脉冲氙灯。氙灯是一种填充氙气的光电管或闪光电灯。氙气化学性质不活泼，不能燃烧，也不助燃。是天然的稀有气体中分子量最大、密度最高的。氙气高压灯辐射发出很强的紫外线，可用于医疗，制作光谱仪光谱以及各种工业激光设备中。
折叠编辑本段尺寸说明
Φ9X125X270在这里Φ9代表氙灯的外径。125"表示氙灯的弧长，"270"表示氙灯的总长