专题 | 激光器参数解析（二）

脉冲激光器参数解析

CNIlaser · 脉冲激光器

一、单脉冲能量

单脉冲能量： 单个脉冲携带的激光能量。

二、峰值功率&平均功率

1、平均功率=单脉冲能量*重复频率—— 在一个重复周期，单位时间所输出的激光能量。

2、峰值功率=单脉冲能量/脉冲宽度—— 单个脉冲达到的最高功率。

近年来，随着脉冲激光器应用领域的不断拓展，脉冲激光器的高输出功率和高单脉冲能量已不是单纯追求的目标。相比之下更重要的是：脉冲宽度、脉冲波形和重复频率等参数。其中，脉冲宽度尤为重要，几乎只看这个参数，就能判断这台激光器的能力到底有多强了。而脉冲波形（特别是上升时间）则直接影响具体应用是否能够达到预期的效果。脉冲的重复频率通常决定系统的工作速率和效益。

三、脉冲宽度

1、脉冲宽度： 单个脉冲作用时间。

光子数从半极大值上升到峰值所需的时间与光子数从峰值下降到半极大值处所需的时间之和。有毫秒（ms）、微秒（us）、纳秒（ns）、皮秒（ps）、飞秒（fs）等各种量级。量级越小，激光作用持续时间越短。 在单脉冲能量相同的情况下：脉宽越窄、峰值功率越高，脉宽越长、峰值功率越低。

2、上升时间 ：脉冲信号从最大值的10%上升至90%所需的时间。

3、下降时间 ：脉冲信号从最大值的90%下降至10%所需的时间。

四、重复频率

重复频率： 在单位时间内，有规律地输出激光的脉冲数目（等同于一秒内脉冲重复出现的次数）。

在平均功率相同的情况下：重频越低、单脉冲能量越高，重频越高、单脉冲能量越低。

五、脉冲的控制

1、外控： 在电源外部加载频率信号，通过控制加载信号的频率和占空比，实现激光脉冲的控制，使输出脉冲与加载脉冲频率相同。

2、内控： 控制原理与外控相同，只是频率控制信号内置在驱动电源中，不需在电源外额外加信号，可以选择固定内置频率或者可调内控频率（上位机软件或者驱动电源显示屏）。

3、自由频率： 是指激光器直接输出的频率，即不加频率控制输出的频率。该频率有浮动范围，并不是固定不变的。

六、Jitter值

Jitter值： 脉冲激光的光脉冲上升沿相对于触发信号的上升沿间隔时间的相对抖动性。

（1）对于PIV应用：有利于流动场形态的精确测量；

（2）对于LIBS应用：可以提高采集效率。