Gęstość mocy i gęstość energii lasera

Gęstość mocy i gęstość energii lasera

Gęstość to wielkość fizyczna, z którą jesteśmy bardzo dobrze zaznajomieni w naszym codziennym życiu, gęstość, z którą najczęściej się stykamy, 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 używamy elektryczności każdego dnia, 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 łączenia 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 laserowe, ponieważ obszar plamki napromieniowania laserowego jest dość mały, więc generalnie jako jednostkę stosuje się W/cm2. Gęstość energii usuwa się z pojęcia czasu, łącząc energię i gęstość, a jednostką jest J/cm2. Zazwyczaj lasery ciągłe opisuje się za pomocą gęstości mocy, podczas gdylasery impulsowesą opisywane za pomocą gęstości mocy i gęstości energii.

Gdy laser działa, gęstość mocy zazwyczaj określa, czy próg niszczenia, ablacji lub innych materiałów działających jest osiągnięty. Próg to koncepcja, która często pojawia się podczas badania interakcji laserów z materią. Do badania krótkich impulsów (które można uznać za etap us), ultrakrótkich impulsów (które można uznać za etap ns), a nawet ultraszybkich (etap ps i fs) materiałów oddziałujących z laserem, wczesni badacze zazwyczaj przyjmują koncepcję gęstości energii. Ta koncepcja, 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 wtrysku. To również komplikuje badanie interakcji laser-materia. Jednak dzisiejszy sprzęt eksperymentalny stale się zmienia, różnorodność szerokości impulsu, energii pojedynczego impulsu, częstotliwości powtarzania i innych parametrów stale się zmienia, a nawet konieczność uwzględnienia rzeczywistego wyjścia 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 jest średnią gęstością mocy w czasie (należy zauważyć, że chodzi o czas, a nie przestrzeń). Jednak oczywiste jest, że rzeczywisty kształt fali lasera może nie być prostokątny, kwadratowy, a nawet dzwonowy lub gaussowski, a niektóre są określone przez właściwości samego lasera, który jest bardziej ukształtowany.

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 połowy i szerokość powinna być obliczana przez całkę, połowę wysokości i szerokości. Nie przeprowadzono szczegółowego dochodzenia w sprawie tego, czy istnieje odpowiedni standard niuansów do poznania. 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 szczytową moc przestrzenną (rozkład przestrzenny to rozkład Gaussa, to taki zabieg, cylinder nie musi tego robić), a następnie pomnożyć przez wyrażenie rozkładu promieniowego, I gotowe.