Gostota moči in energijska gostota laserja

Gostota moči in energijska gostota laserja

Gostota je fizikalna količina, ki jo dobro poznamo v vsakdanjem življenju, gostota, s katero se najbolj srečujemo, je gostota materiala, formula je ρ=m/v, kar pomeni, da je gostota enaka masi, deljeni s prostornino. Toda gostota moči in energijska gostota laserja sta različni, tukaj deljeni s površino in ne prostornino. Moč je tudi naš stik z veliko fizikalnimi količinami, ker elektriko uporabljamo vsak dan, elektrika bo vključevala moč, mednarodna standardna enota za moč je W, to je J/s, je razmerje med energijo in časovno enoto, mednarodna standardna enota za energijo je J. Torej je gostota moči koncept združevanja moči in gostote, vendar je tukaj območje obsevanja pike in ne prostornina, moč, deljena s površino izhodne točke, je gostota moči, to je , enota za gostoto moči je W/m2, in vlasersko polje, ker je površina točke laserskega obsevanja precej majhna, zato se na splošno kot enota uporablja W/cm2. Gostota energije je odstranjena iz koncepta časa, združuje energijo in gostoto, enota pa je J/cm2. Običajno so zvezni laserji opisani z uporabo gostote moči, medtem koimpulzni laserjiso opisani tako z gostoto moči kot z gostoto energije.

Ko laser deluje, gostota moči običajno določa, ali je dosežen prag za uničenje ali ablacijo ali druge delujoče materiale. Prag je koncept, ki se pogosto pojavlja pri preučevanju interakcije laserjev s snovjo. Za preučevanje kratkih impulzov (ki se lahko štejejo za stopnjo us), ultrakratkih impulzov (ki se lahko štejejo za stopnjo ns) in celo ultra hitrih (stopnja ps in fs) laserskih interakcijskih materialov, so zgodnji raziskovalci običajno usvojijo koncept energijske gostote. Ta koncept na nivoju interakcije predstavlja energijo, ki deluje na tarčo na enoto površine, v primeru laserja istega nivoja pa je ta razprava bolj pomembna.

Obstaja tudi prag za energijsko gostoto vbrizgavanja enega impulza. Zaradi tega je študija interakcije laser-materija bolj zapletena. Vendar pa se današnja eksperimentalna oprema nenehno spreminja, različne širine impulza, energija posameznega impulza, frekvenca ponavljanja in drugi parametri se nenehno spreminjajo, pri čemer je treba celo upoštevati dejansko izhodno moč laserja v nihanjih energije impulza v primeru gostote energije. za merjenje, je lahko pregroba. Na splošno lahko grobo štejemo, da je gostota energije, deljena s širino impulza, časovna povprečna gostota moči (upoštevajte, da gre za čas, ne za prostor). Vendar pa je očitno, da dejanska laserska valovna oblika morda ni pravokotna, kvadratna ali celo zvonasta ali Gaussova, nekatere pa določajo lastnosti samega laserja, ki je bolj oblikovan.

Širina impulza je običajno podana s širino polovične višine, ki jo zagotavlja osciloskop (polna polovična širina vrha FWHM), zaradi česar izračunamo vrednost gostote moči iz gostote energije, ki je visoka. Ustreznejšo polovično višino in širino je treba izračunati z integralom, polovično višino in širino. Ni bilo podrobne preiskave o tem, ali obstaja ustrezen standard nianse za poznavanje. Za samo gostoto moči je pri izračunih običajno mogoče uporabiti energijo enega impulza za izračun, energijo enega impulza/širino impulza/površino točke , ki je prostorska povprečna moč, in nato pomnožena z 2 za prostorsko največjo moč (prostorska porazdelitev je Gaussova porazdelitev je taka obravnava, cilindru tega ni treba) in nato pomnožena z izrazom radialne porazdelitve , In končali ste.