Gęstość mocy i gęstość energii lasera
Gęstość to wielkość fizyczna, z którą jesteśmy bardzo dobrze zaznajomieni w naszym codziennym życiu. Gęstość, z którą mamy najczęściej styczność, to gęstość materiału, wzór to ρ=m/v, czyli gęstość jest równa masie podzielonej przez objętość. Ale gęstość mocy i gęstość energii lasera są różne, tutaj podzielone przez powierzchnię, a nie przez objętość. Moc to również nasz kontakt z wieloma wielkościami fizycznymi, ponieważ codziennie używamy elektryczności, elektryczność będzie wiązać się z mocą, międzynarodową standardową jednostką mocy jest W, czyli J/s, jest to stosunek energii do jednostki czasu, międzynarodową standardową jednostką energii jest J. Tak więc gęstość mocy to koncepcja połączenia mocy i gęstości, ale tutaj jest to powierzchnia napromieniowania punktu, a nie objętość, moc podzielona przez powierzchnię punktu wyjściowego to gęstość mocy, czyli jednostka gęstości mocy to W/m2, a wpole laserowePonieważ powierzchnia plamki promieniowania laserowego jest dość mała, zazwyczaj stosuje się jednostkę W/cm². Gęstość energii jest usuwana z pojęcia czasu, łącząc energię i gęstość, a jednostką jest J/cm². Zazwyczaj lasery ciągłe są opisywane za pomocą gęstości mocy, podczas gdylasery impulsowesą opisane przy użyciu zarówno gęstości mocy, jak i gęstości energii.
Gdy laser działa, gęstość mocy zazwyczaj decyduje o tym, czy osiągnięty zostanie próg niszczenia, ablacji lub innych materiałów. Próg to pojęcie często pojawiające się w badaniach nad interakcją laserów z materią. Do badania materiałów o krótkich impulsach (które można uznać za stadium us), ultrakrótkich impulsach (które można uznać za stadium ns), a nawet ultraszybkich (stadium ps i fs) oddziałujących laserami, pierwsi badacze zazwyczaj przyjmują koncepcję gęstości energii. Koncepcja ta, na poziomie interakcji, reprezentuje energię działającą na cel na jednostkę powierzchni; w przypadku lasera o tym samym poziomie, ta dyskusja ma większe znaczenie.
Istnieje również próg gęstości energii pojedynczego impulsu. To również komplikuje badanie interakcji lasera z materią. Jednak dzisiejszy sprzęt eksperymentalny stale się zmienia, a szerokość impulsu, energia pojedynczego impulsu, częstotliwość powtarzania i inne parametry ulegają ciągłym zmianom. Nawet konieczność uwzględnienia rzeczywistej mocy wyjściowej lasera w fluktuacjach energii impulsu w przypadku gęstości energii do pomiaru może być zbyt przybliżona. Ogólnie rzecz biorąc, można z grubsza założyć, że gęstość energii podzielona przez szerokość impulsu to średnia gęstość mocy w czasie (należy pamiętać, że chodzi o czas, a nie przestrzeń). Jest jednak oczywiste, że rzeczywisty kształt fali lasera może nie być prostokątny, kwadratowy, a nawet dzwonowy lub gaussowski, a niektóre są zdeterminowane przez właściwości samego lasera, który ma bardziej kształt.
Szerokość impulsu jest zwykle podawana przez szerokość połowy wysokości podaną przez oscyloskop (pełna szerokość połowy szczytu FWHM), co powoduje, że obliczamy wartość gęstości mocy z gęstości energii, która jest wysoka. Bardziej odpowiednia wysokość i szerokość połowy powinny być obliczane przez całkę, połowę wysokości i szerokości. Nie przeprowadzono szczegółowego badania, czy istnieje odpowiedni standard niuansów umożliwiający poznanie. W przypadku samej gęstości mocy, podczas wykonywania obliczeń, zwykle można użyć pojedynczej energii impulsu do obliczenia, pojedynczej energii impulsu/szerokości impulsu/obszaru punktu, który jest średnią mocą przestrzenną, a następnie pomnożyć przez 2, aby uzyskać moc szczytową przestrzenną (rozkład przestrzenny to rozkład Gaussa jest takim zabiegiem, cylinder nie musi tego robić), a następnie pomnożyć przez wyrażenie rozkładu radialnego, I gotowe.
Czas publikacji: 12 czerwca 2024 r.