E=Pt
激光能量公式根据应用场景和定义方式有所不同,主要包含以下两种形式:
一、基础能量计算公式
对于连续波激光,能量计算公式为: $$E = Pt$$
其中:
-
$E$ 表示激光能量,单位为焦耳(J);
-
$P$ 表示激光功率,单位为瓦特(W);
-
$t$ 表示时间,单位为秒(s)。
应用示例 :计算激光器在1秒内释放的能量,若功率为100W,则能量 $E = 100 \times 1 = 100 , \text{J}$。
二、脉冲激光能量计算公式
对于脉冲激光,需区分峰值功率和平均功率:
-
峰值功率公式
单脉冲能量与峰值功率和脉冲宽度相关,公式为: $$E_{\text{pulse}} = P_{\text{peak}} \times t_{\text{pulse}}$$
-
$E_{\text{pulse}}$:单脉冲能量(焦耳,J)
-
$P_{\text{peak}}$:峰值功率(瓦特,W)
-
$t_{\text{pulse}}$:脉冲宽度(秒,s)。
-
-
平均功率与能量关系
平均功率 $P_{\text{ave}}$ 与单脉冲能量和重复频率 $f_R$ 的关系为: $$P_{\text{ave}} = \frac{E_{\text{pulse}}}{f_R} = E_{\text{pulse}} \times T_0$$
- $T_0$:脉冲重复周期(秒,s)。
三、能量密度计算(补充)
激光能量密度(单位面积能量)计算公式为: $$H(x,y) = \frac{E}{A}$$
-
$H(x,y)$:能量密度(焦耳每平方米,J/m²)
-
$E$:激光能量(焦耳,J)
-
$A$:照射面积(平方米,m²)。
四、注意事项
-
单位统一 :计算时需确保功率、时间等物理量的单位一致,例如功率用W,时间用s,能量用J。
-
脉冲特性 :脉冲激光的能量与峰值功率和脉宽密切相关,需根据具体应用场景选择公式。
-
能量单位 :实际应用中常用毫焦耳(mJ)表示小能量脉冲,计算时注意单位转换(1J=1000mJ)。
以上公式为激光能量计算的基础,具体应用中需结合激光类型(连续波/脉冲波)、测量需求及设备参数进行选择和调整。