Lazerlərin nəbz enerjisi

Lazerin impuls enerjisi zaman vahidi üçün lazer impulsu ilə ötürülən enerjiyə aiddir. Tipik olaraq, lazerlər davamlı dalğalar (CW) və ya impuls dalğaları yaya bilər, sonuncusu material emalı, uzaqdan zondlama, tibbi avadanlıq və elmi tədqiqat kimi bir çox tətbiqlərdə xüsusilə vacibdir. Lazer impuls enerjisinin xüsusiyyətlərini başa düşmək onun performansını optimallaşdırmaq və tətbiqin səmərəliliyini artırmaq üçün çox vacibdir.

1. Nəbz enerjisinin tərifi və ölçülməsi

Lazer nəbzinin enerjisi, adətən joul (J) ilə ölçülən hər bir lazer impulsunun buraxdığı enerjidir. Davamlı dalğa (CW) lazerlərdən fərqli olaraq, impulslu lazerlər qısa müddətdə enerji buraxır və enerjinin böyüklüyü adətən nəbz müddəti (nəbz eni) və pik güclə bağlıdır.

Pulse enerjisi aşağıdakı düsturla hesablana bilər: E = Ppeak × τ. Burada E nəbzin enerjisidir (joul), Ppeak nəbzin pik gücüdür (vatt), τ isə nəbzin müddətidir (saniyələr). Bu o deməkdir ki, nəbz enerjisi həm pik gücə, həm də nəbz genişliyinə birbaşa bağlıdır.

2. Nəbz enerjisinə təsir edən amillər

Lazerin nəbz enerjisinə bir neçə amil təsir edir, o cümlədən:

①Lazer Dizaynı və Növü:
Fərqli lazer növləri nəbz enerjisinin ölçüsünə təsir göstərir. Məsələn, bərk vəziyyətdə olan lazerlər adətən yüksək enerji çıxışı tələb edən tətbiqlər üçün uyğun olan daha yüksək nəbz enerjisi təklif edir. Fiber lazerlər isə dalğa uzunluğunu tənzimləyərək daha yüksək gücə malik impulslar yarada bilirlər.

②Pulse Müddəti (Nəbz Eni):
Nəbz eni nə qədər qısa olsa, müəyyən vaxtda pik gücü bir o qədər yüksək olar ki, bu da daha yüksək nəbz enerjisinə imkan verir. Pulse lazerlərdə impuls genişlikləri adətən nanosaniyələr və pikosaniyələr arasında tənzimlənir, qısa impulslar yüksək pik gücünə görə yüksək dəqiqlikli tətbiqlərdə geniş istifadə olunur.

③Lazer Gücü və Enerji Çevrilmə Effektivliyi:
Lazerin effektivliyi birbaşa enerji çıxışını müəyyən edir. Bəzi lazer sistemləri qazanc mühitinin və ya lazer boşluğunun dizaynını optimallaşdırmaqla konversiya səmərəliliyini artıra bilər və bununla da impuls enerjisini artırır.

④Lazer gücləndiriciləri:
Çox güclü lazer sistemlərində çıxış enerjisini artırmaq üçün gücləndiricilərdən istifadə olunur. Çox mərhələli gücləndirmə vasitəsilə nəbz enerjisi əhəmiyyətli dərəcədə artırıla bilər.

⑤Lazer Sürücü cərəyanı:
Lazer diodunun və ya lazer sisteminin sürücü cərəyanı onun çıxış gücünə və impuls enerjisinə təsir edən əsas amildir. Cari tənzimləməklə, lazerin həyəcan vəziyyətini dəyişdirmək olar, beləliklə, nəbz enerjisi çıxışına təsir göstərir.

3. Lazer Pulse Enerjisinin Tətbiqləri

Lazer impuls enerjisinin ölçüsü onun müxtəlif sahələr üçün uyğunluğunu müəyyən edir. Bəzi tipik tətbiqlərə aşağıdakılar daxildir:

①Materialın emalı:
Lazer qaynaqında, kəsmədə və oymada effektiv və yüksək dəqiqlikli emal əldə etmək üçün nəbz enerjisi dəqiq idarə oluna bilər. Yüksək nəbz enerjisi metal materialların emalı üçün uyğundur, aşağı enerjili impulslar isə incə səth müalicəsi üçün istifadə olunur.

②Tibbi Tətbiqlər:
Pulsed lazerlər tibb sahəsində, xüsusilə lazer əməliyyatları, dəri müalicələri və oftalmoloji müalicələr üçün geniş istifadə olunur. Məsələn, daha yüksək enerjiyə malik impulslu lazerlər xəstə toxumaların kəsilməsi və ya göz xəstəliklərinin müalicəsi üçün xüsusi dalğa uzunluqlarının lazer enerjisini kiçik sahələrə yönəldə bilər.

③LiDAR və Uzaqdan Zondlama:
LiDAR texnologiyası dəqiq diapazon və görüntüləmə üçün yüksək nəbz enerjili lazerlərə əsaslanır. Ətraf mühitin monitorinqi, avtonom sürücülük və dron nəzarətində nəbz enerjisinin ölçüsü birbaşa LiDAR sisteminin aşkarlama məsafəsinə və həllinə təsir göstərir.

④Elmi Tədqiqat:
İmpulslu lazerlər fizika, kimya və biologiyada aparılan təcrübələrdə də mühüm rol oynayır. Nəbz enerjisini dəqiq idarə etməklə elm adamları yüksək dəqiqlikli lazerin yaratdığı spektroskopiya, hissəciklərin sürətləndirilməsi və lazer soyutma tədqiqatları apara bilərlər.

4. Nəbz enerjisinin artırılması üsulları

Lazer pulse enerjisini artırmaq üçün ümumi üsullara aşağıdakılar daxildir:

①Orta Optimallaşdırma əldə edin:
Müvafiq qazanc mühitini seçmək və lazer boşluğunun dizaynını optimallaşdırmaqla lazerin çıxış enerjisini artırmaq olar.

②Çoxmərhələli Lazer Gücləndirilməsi:
Çox mərhələli gücləndiricilər müxtəlif tətbiqlərin tələblərinə cavab vermək üçün lazerin nəbz enerjisini tədricən artıra bilər.

③Sürücü cərəyanının və ya impuls eninin artırılması:
Lazerin ötürücü cərəyanının və ya impuls eninin tənzimlənməsi daha böyük nəbz enerjisi ilə nəticələnə bilər.

④Pulse Sıxılma Texnologiyası:
Nəbz sıxışdırma üsullarından istifadə edərək, nəbzin müddətini qısaltmaq, onun pik gücünü artırmaq və daha qısa müddətdə daha çox enerji buraxmaq olar.

5. Nəticə

Lazer impuls enerjisi müxtəlif sahələrdə lazerlərin işinə və tətbiqinə birbaşa təsir edən əsas parametrdir. Lazer texnologiyasındakı davamlı irəliləyişlərlə impulslu lazerlər bir çox sənaye sahələrində daha geniş tətbiqlərə malik olacaqdır. Dəqiq emaldan uzaqdan zondlamaya və tibbi müalicələrə qədər impulslu lazerlərin yüksək enerji çıxışı yeni imkanlar açır. Nəbz enerjisinin əsas anlayışlarını və ona təsir edən amilləri başa düşmək lazer sistemlərinin layihələndirilməsi və tətbiqi zamanı daha çox elmi seçimlər etməyə kömək edə bilər.