表征激光脉冲的其他一些重要参量

在知道光强的定义之后,我们可以由光强进一步导出描述超短脉冲激光的其他一些重要参量的原本定义,包括脉冲功率、脉冲能量、脉冲能流、脉冲光子通量密度以及激光光束亮度等。熟悉这些参数的物理意义、表示方法、量纲或单位是实际应用中正确把握飞秒激光脉冲特性、用好飞秒激光器的重要基础。

  1. 脉冲功率P(t):脉冲强度I(t)对整个光束面积的积分。这一定义给出的脉冲功率依然是时间的函数,它实质上可以理解为是脉冲的瞬时功率。瞬时功率不同于本章前面提到的脉冲峰值功率和平均功率,因为后两者是不随时间变化的量。
  2. 脉冲能量ΔE:脉冲功率对时间的积分。对多脉冲而言,积分的上下限应该不超出相邻脉冲间隔,这样得到的才是单脉冲具有的能量。需要强调的是,脉冲能量是不变的(常量)。脉冲能量除以脉冲宽度得到峰值功率,而除以脉冲间隔则得到平均功率。(因此,所谓“峰值”功率和“平均”功率的区别,实际上仅在于取时间平均的范围是在单脉冲范围内还是在脉冲间隔范围内)。
  3. 脉冲能流F:脉冲强度I(t)对时间的积分。这里我们同样要考虑积分上下限的取值范围。脉冲能流的物理意义是:在整个脉冲持续时间内,脉冲通过单位面积(如每平方厘米)上的能量。
  4. 脉冲光子通量密度I(t):脉冲强度I(t)除以相应的单个光子能量。从量纲分析可知其物理意义为:单位时间通过单位面积的光子数。
  5. 激光光束亮度B:单位面积和单位立体角内的平均光功率。

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