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激光损伤阈值计算
2016-08-06

连续激光

  对于连续激光,损伤阈值由功率和光斑面积的比值表示。  需要注意两点:

  1.对于高斯光束,损伤阈值需要是2倍的功率密度以上才是安全的;

  2.激光损伤阈值同波长成正比,即波长越大,阈值越大,例如532nm的损伤阈值是1064nm损伤阈值的一半。  

脉冲激光 

  对于us和ns级别的脉冲激光器,损伤阈值用能量和光斑面积的比值表示。 对于脉冲,损伤阈值同脉冲时间有关系,损伤阈值的计算公式如下:

LDT(y)=LDT(x)*(y/x)1/2

  式中,x,y为脉冲时间,LDT为激光损伤阈值。例如:如果一个光学元件对10ns的激光脉冲损伤阈值为2J/cm2,则对于1us的激光脉冲损伤阈值为2*(1000/10)1/2=20J/cm2。  在脉冲和连续(ms级)激光之间,考虑激光的损伤阈值时,既要考虑平均功率的损伤阈值,又要考虑脉冲能量的损伤阈值。对于连续激光,也要按照ms脉冲计算器脉冲损伤阈值,使其同时满足两种表达形式的损伤阈值。  此外,需要注意的是,激光是高斯光束时,损伤阈值也要提高一倍才安全。  超快激光      对于ps和fs领域的超快脉冲激光,峰值功率可以很高,对应的损伤阈值也 较高(TW/cm2级别)。

  激光损伤阈值的单位换算  激光损伤域值,连续激光和脉冲激光应是不同的,连续激光以W瓦特来计,是功率的单位;  脉冲激光以J焦耳来计,是功的单位,它与脉宽有关。  如我们将脉冲激光功换算成功率:10J/10ns=1000MW, 那么,脉冲激光相当的功率为1000MW  所以,如果一个反射镜的损伤阈值为 15J/cm2 @ 10ns, 那么相当于1000MW/cm2