激光的能量和功率是如何计算的？

激光的能量和功率是如何计算的？

激光的能量和功率是激光器的重要参数，它们的计算方式对于理解激光器的工作原理至关重要。本文将详细介绍脉冲激光器和连续激光器的能量计算方式，以及如何计算激光的平均功率和峰值功率。

脉冲激光器的发射激光是不连续的，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：1 W= 1 J/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0.14m J/次，每次脉宽20ns,脉冲频率100kHz，平均功率为：0.14m J 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：0.14m J/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。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。

术语解释：

• Ave. Power ： 平均功率
• Pulse energy ： 脉冲能量
• Pulse Width： 脉宽
• Peak Power: 峰值功率
• Rep. Rate ： 脉冲频率
• ps： 皮秒，10^-12 S
• ns： 纳秒，10^-9S
• M: 兆，10^6
• J: 焦耳
• W: 瓦