Роли ширины импульса и частоты в лазерах

В системе лазерной обработки частота и ширина импульса являются ключевыми параметрами, влияющими на распределение энергии луча, интенсивность подводимого тепла и качество обработки. Оба параметра определяют режим высвобождения энергии импульсного лазера, уровень пиковой мощности и нагревательное поведение материала, и являются основными показателями при проектировании и настройке технологических процессов лазерных применений. 
I. Роль частоты в лазерах 
Влияние на способ вывода энергии в единицу времени
Частота лазера указывает на количество лазерных импульсов, повторяющихся в течение одной секунды. Чем выше частота, тем больше импульсов, и тем более непрерывным является подвод тепла в единицу времени. При той же средней мощности увеличение частоты уменьшит энергию одного импульса. 
Влияние на скорость обработки и зону термического влияния
При более высоких частотах точки воздействия лазера нагреваются более равномерно, что может увеличить скорость обработки, но также приводит к увеличению накопления тепла в материале. Низкие частоты используются для применений, требующих высокой энергии одного импульса, таких как глубокое травление или проникновение в материалы с высоким отражением. 
Влияние на качество поверхности
Разумная настройка частоты может уменьшить шлак, минимизировать термическое повреждение и стабилизировать траекторию резки или маркировки. Чрезмерно высокая частота может привести к неравномерной эрозии поверхности материала или размытым текстурам. 
II. Роль ширины импульса в лазерах 
Определение пиковой мощности и ширины импульса.
Ширина импульса относится к продолжительности одного лазерного импульса. При одинаковой энергии импульса, чем короче ширина импульса, тем выше пиковая мощность. Короткие ширины импульсов используются для обработки материалов, чувствительных к тепловым эффектам. 
Влияние на механизмы поглощения и испарения материалов
Лазеры с короткой шириной импульса часто переходят в нетепловой режим обработки, который ближе к «холодной обработке» и может уменьшить тепловую диффузию и явления плавления. Длинная ширина импульса в основном проявляет тепловые эффекты и подходит для плавления, наплавки или термического осаждения материалов. 
Влияние на точность обработки и качество краев
Наносекундные, пикосекундные и фемтосекундные ширины импульсов приводят к различным зонам термического влияния во время обработки. Чем короче ширина импульса, тем меньше зона термического влияния, что подходит для прецизионной обработки или обработки микроструктур. 
III. Синергетический эффект частоты и ширины импульса 
Определение баланса между средней мощностью и пиковой мощностью.
Средняя мощность = энергия одного импульса × частота.
При фиксированной средней мощности увеличение частоты уменьшит энергию одного импульса, тем самым изменяя пиковую мощность. Ширина импульса дополнительно влияет на профиль плотности энергии каждого импульса. 
Влияние на эффективность обработки и тепловой контроль
Регулируя частоту и ширину импульса, можно контролировать соотношение между эффективностью обработки и тепловым влиянием, обеспечивая различные режимы обработки, такие как высокоскоростная маркировка, глубокая гравировка или точное удаление. 
Влияние на адаптируемость различных материалов
Различные материалы имеют различную чувствительность к режиму осаждения лазерной энергии. Комбинация частоты и ширины импульса определяет реакцию материалов, такую как плавление, испарение, образование плазмы и т. д.