核心公式与原理
关于损伤阈值（LIDT）的重要提示
本工具的 LIDT 判定仅做数值对比，不构成材料选型依据。脉冲激光的损伤阈值强烈依赖脉冲宽度、脉冲数、光斑大小与材料表面状态：在 ns 量级阈值常随 √τ 升高，fs 量级转为雪崩电离主导，规律完全不同。请务必以器件 / 光学元件 datasheet 中对应脉冲宽度的 LIDT 数据为准，并预留安全余量（通常取 1/2 ~ 1/3 标称值）。
计算示例
连续光切割：50 W 聚焦到 20 µm 光斑
P = 50 W
w₀ = 20 µm（高斯）
- 光斑面积 A = π·(20 µm)² = 1257 µm² = 1.257×10⁻⁵ cm²。
- 平均功率密度 I_avg = 50 / (1.257×10⁻⁵) ≈ 3.98×10⁶ W/cm²。
- 高斯轴上峰值 I_peak = 2·I_avg ≈ 7.96×10⁶ W/cm²（约 7.96 MW/cm²）。
脉冲打标：1 mJ / 10 ns / 20 µm 光斑
E = 1 mJ
τ = 10 ns
w₀ = 20 µm（高斯）
- 峰值功率 P_peak = 1×10⁻³ J / (10×10⁻⁹ s) = 1.0×10⁵ W = 100 kW。
- 平均能量密度 F_avg = 1×10⁻³ / (1.257×10⁻⁵) ≈ 79.6 J/cm²；高斯峰值 F_peak ≈ 159 J/cm²。
- 按 20 Hz 重复频率，平均功率 P_avg = 1×10⁻³ × 20 = 0.02 W。
常见问题（FAQ）
什么是功率密度（辐照度 Irradiance）？
功率密度指单位面积上的光功率，单位 W/cm² 或 W/m²，在激光领域常称「辐照度」。它决定材料是否被加热、熔化或烧蚀，是连续光加工与损伤评估的核心量。
什么是能量密度（通量 Fluence）？
能量密度（Fluence）指单脉冲能量分摊到单位面积上的量，单位 J/cm²。它直接决定单次脉冲对材料造成的损伤或改性是强是弱，是脉冲激光（打标、微加工、LIDT 测试）的关键参数。
为什么高斯光束的峰值功率密度是平均值的 2 倍？
高斯光强分布 I(r)=I₀·exp(−2r²/w₀²)，总功率 P = ∫I dA = (π w₀²/2)·I₀，故轴上峰值 I₀ = 2P/(π w₀²) = 2·(P/A) = 2·I_avg。平顶（Top-hat）光束各点强度相同，峰值即平均值，系数为 1。
1/e² 半径 w₀ 是什么？直径怎么算？
1/e² 半径是光强衰减到轴心 1/e²（约 13.5%）处的半径，是高斯光束的标准「光斑半径」。光斑直径 d = 2w₀；有些资料用「束宽」= 2w₀，注意区分半径与直径，两者差 2 倍，面积差 4 倍。
平顶光束（Top-hat）和高斯光束有什么区别？
平顶光束横截面上强度近似均匀分布，损伤阈值常更高（热更均匀）；高斯光束中心强、边缘弱，轴上峰值密度是平均值的两倍，更易在中心局部损伤。本工具用「光束剖面」开关切换系数 k（高斯 k=2，平顶 k=1）。
峰值功率 P_peak = E / τ 怎么理解？
把单脉冲能量 E 全部「压」在脉冲宽度 τ 的时间窗口内得到的瞬时功率。例如 1 mJ、10 ns 的脉冲，峰值功率 = 10⁻³ / 10⁻⁸ = 10⁵ W = 100 kW。脉宽越短，峰值功率越高，非线性效应越强。
焦点光斑 w₀ 需要哪些参数才能估算？
若已知入射束腰、透镜焦距与位置，可用 ABCD / q 方法求聚焦后的 w₀（受衍射极限与 M² 影响，w₀,min ≈ M²λf/(πD)）。本工具的「焦点光斑」应直接填入已算得或实测的焦点 1/e² 半径；光斑推算可参考本站的高斯光束传播计算器。
损伤阈值 LIDT 怎么用？为什么脉冲宽度很重要？
把算出的密度与元件 datasheet 的 LIDT 对比：低于阈值通常安全，接近或超出则有损伤风险。脉冲 LIDT 强烈依赖脉宽——ns 级常随 √τ 上升，fs 级转为多光子 / 雪崩电离，规律不同；务必用对应脉宽的阈值并留余量。
为什么不能直接用平均功率算损伤？
脉冲激光即使平均功率很低，单脉冲的峰值功率密度也可能极高。例如 1 mJ、10 ns 脉冲平均功率仅 0.02 W（20 Hz），但峰值功率密度可达 GW/cm² 量级，足以损伤镀膜。评估脉冲损伤必须用能量密度 / 峰值功率密度，而非平均功率。
单位换算（W/cm²、J/cm²、W/mm²）怎么记？
1 cm = 10⁴ µm，故 1 cm² = 10⁸ µm²；W/cm² 与 W/mm² 相差 100 倍（1 W/cm² = 0.01 W/mm²）。面积用 cm² 时密度数值最小，最便于与 datasheet 的 LIDT 直接比较，因此本工具默认以 W/cm²、J/cm² 为主体单位。