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Applicazione laser

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Soglia di danno

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Soglia di danno

Definizione:

Colloquialmente parlando, la soglia di danno indotto dal laser (LIDT) rappresenta il valore critico di un'intensità laser a cui un dispositivo ottico può resistere senza essere danneggiato in modo permanente. La LIDT di un dispositivo ottico dipende in gran parte dal tipo di laser usato. Un laser a onda continua (CW) di solito causa danni attraverso effetti termici (assorbimento del rivestimento o del substrato). I laser pulsati tipicamente spogliano gli elettroni dal reticolo prima di causare danni termici.

Criteri di LIDT:

La soglia di danno può essere espressa nei seguenti modi: come per i laser CW, la densità di potenza media è solitamente usata, il suo metodo di calcolo è il seguente:

Densità di potenza media=Potenza media (W)Area dello spot laser in cui è misurata (cm2)=W/cm2

Densità di potenza media=(Potenza media (W))/(Area dello spot laser in cui è misurata (cm2))

Per quanto riguarda i laser a impulsi, la densità di energia e la densità di potenza di picco è di solito usata, i suoi metodi di calcolo sono i seguenti:

Densità di energia=Energia del monopulso (J)Area dello spot laser in cui si misura (cm2)=J/cm2

Densità di potenza di picco=Energia del Monopulso J/Larghezza dell'impulso (s) Area dello spot laser in cui è misurato (cm2)=W/cm2

Condizioni d'uso

Come scegliere un metodo di valutazione adatto per una certa condizione?

Un laser a onda continua (CW) causa danni a un dispositivo ottico principalmente per effetto termico, la sua soglia di danno è rappresentata dalla massima densità di potenza laser tollerabile. Per andare sul sicuro, per i fasci laser con un profilo d'intensità gaussiano, la sua densità di potenza deve essere moltiplicata per due per ospitare la densità di potenza di picco al centro del fascio.

La soglia di danno di un dispositivo ottico sotto un laser pulsato è solitamente espressa dalla massima densità di energia di impulso tollerabile. Per i laser pulsati con larghezza d'impulso tra microsecondi e nanosecondi, la soglia di danno è proporzionale alla radice quadrata della larghezza d'impulso. Nel regno tra il millisecondo e il CW, perché si trova nell'intervallo di sovrapposizione tra il laser pulsato e il laser CW, di solito è più sicuro confrontare sia la potenza media con la soglia CW che la densità di energia dell'impulso con la specifica di energia. Inoltre, per i laser pulsati, ci possono essere alcuni punti caldi dove la potenza è più alta di altre posizioni, quindi è altamente raccomandato di applicare un fattore di sicurezza di 2 o 3 alla potenza o densità di potenza prima di confrontare con il LIDT. Questo fattore, che rappresenta l'alta densità di potenza al centro del fascio, è applicabile anche ai fasci di forma gaussiana.

Equazione di conversione

1. tra diverse lunghezze d'onda

Secondo l'esperienza, la soglia di danno misurata sotto diverse lunghezze d'onda sarà scalata in modo appropriato, e c'è una relazione lineare tra loro. Quando la lunghezza d'onda diminuisce, anche la soglia di danno diminuisce in modo corrispondente. La formula empirica è:

Soglia di danno richiesta=Soglia di danno misurata X Lunghezza d'onda richiestaLunghezza d'onda misurata

Per esempio, se la soglia di danno misurata a 1064nm è 1J/cm2, si può dedurre che la soglia di danno misurata a 532nm è 0.7J/cm2.

2. tra diverse frequenze di ripetizione

Secondo l'esperienza, quando la frequenza di ripetizione del laser pulsato cambia, la soglia di danno corrispondente cambierà anche, la soglia di danno diminuisce con l'aumento della frequenza di ripetizione. Si può supporre che quando la frequenza di ripetizione aumenta di un ordine, la soglia di danno diminuisce della metà. Si noti che abbiamo solo bisogno di considerare la relazione di ordine di grandezza della frequenza di ripetizione. Per esempio, quando la frequenza di ripetizione è 10Hz, la soglia di danno misurata è 1J/cm2, si può dedurre che la soglia di danno nella condizione di frequenza di ripetizione 10KHz è 1/23= 0.125J/cm2. (la frequenza di ripetizione varia di 3 ordini di grandezza).

3. tra diverse larghezze d'impulso

Secondo l'esperienza, più lunga è la larghezza dell'impulso, più energia può sopportare il dispositivo ottico. La formula di relazione è approssimativamente la seguente:

Soglia di danno richiesta=Soglia di danno misurata X Larghezza d'impulso richiesta Larghezza d'impulso misurata

Per esempio, se la soglia di danno misurata nella condizione di un raggio laser con una larghezza d'impulso di 20ns è 1J/cm2, si può dedurre che la soglia di danno nella condizione di una larghezza d'impulso di 10ns è 0.7J /cm2.

Esempio di applicazione

Condizioni di prova: lunghezza d'onda 1064nm, frequenza di ripetizione 10KHz, larghezza d'impulso 12ns

Nelle condizioni del laser di prova, la soglia di danno del dispositivo ottico è di 11 J/cm2.

Le condizioni di applicazione sono: lunghezza d'onda 532nm, frequenza di ripetizione 10Hz, larghezza d'impulso 10ns

Il primo passo è la conversione della lunghezza d'onda, la soglia di danno è 7.771J/cm2 a 532nm (la frequenza di ripetizione è 10 KHz e la larghezza dell'impulso è 12ns)

Il secondo passo è la conversione della frequenza di ripetizione. La differenza tra 10 KHz e 10 Hz è di 3 ordini di grandezza, quindi la soglia di danno dopo la conversione è 62,2J/cm2 (lunghezza d'onda 532nm, frequenza di ripetizione 10Hz, larghezza d'impulso 12ns)

Il terzo passo è la conversione della larghezza d'impulso. Dalla larghezza d'impulso misurata di 12ns alla larghezza d'impulso richiesta di 10ns, secondo l'equazione, la soglia di danno è 56.8J/cm2 (lunghezza d'onda 532nm, frequenza di ripetizione 10Hz, larghezza d'impulso 10ns)

Riassunto della nostra capacità: DHC ha una ricca esperienza nel rivestimento delle lenti, specialmente nell'area della soglia di danno, abbiamo un metodo di rilevazione completo, possiamo fornire dati di prova affidabili. Possiamo fornire soluzioni complete secondo le diverse esigenze del cliente. In attesa della vostra richiesta.