Laseri võimsustihedus ja energiatihedus

Laseri võimsustihedus ja energiatihedus

Tihedus on meile igapäevaelus väga tuttav füüsikaline suurus, tihedus, millega kõige rohkem kokku puutume, on materjali tihedus, valem on ρ=m/v, st tihedus võrdub massiga jagatud mahuga. Kuid laseri võimsustihedus ja energiatihedus on erinevad, jagades siin pigem pindala kui ruumalaga. Võimsus on ka meie kokkupuude paljude füüsikaliste suurustega, sest me kasutame elektrit iga päev, elektriga kaasneb võimsus, võimsuse rahvusvaheline standardühik on W ehk J/s on energia ja ajaühiku suhe, rahvusvaheline standardne energiaühik on J. Seega on võimsustihedus võimsuse ja tiheduse kombineerimise mõiste, kuid siin on pigem täpi kiiritusala kui ruumala, võimsus jagatud väljundpunkti pindalaga on võimsustihedus, see tähendab , võimsustiheduse ühik on W/m2 jalaserväli, kuna laserkiirguse koha pindala on üsna väike, seega kasutatakse üldiselt ühikuna W/cm2. Energiatihedus eemaldatakse aja mõistest, ühendades energia ja tiheduse ning ühikuks on J/cm2. Tavaliselt kirjeldatakse pidevaid lasereid kasutades võimsustihedust, samasimpulsslaseridkirjeldatakse nii võimsustiheduse kui ka energiatiheduse abil.

Kui laser toimib, määrab võimsustihedus tavaliselt kindlaks, kas saavutatakse hävitamise, ablatsiooni või muude mõjuvate materjalide lävi. Lävi on mõiste, mis sageli ilmneb laserite ja aine koostoime uurimisel. Lühikese impulsi (mida võib pidada USA staadiumiks), ülilühikese impulsi (mida võib pidada ns-astmeks) ja isegi ülikiirete (ps ja fs staadium) laserinteraktsiooni materjalide uurimiseks on varased teadlased tavaliselt võtta kasutusele energiatiheduse mõiste. See kontseptsioon interaktsiooni tasandil tähistab sihtmärgile mõjuvat energiat pindalaühiku kohta, sama taseme laseri puhul on sellel arutelul suurem tähendus.

Samuti on ühe impulsi süstimise energiatiheduse lävi. See muudab ka laser-aine interaktsiooni uurimise keerulisemaks. Kuid tänapäevased katseseadmed muutuvad pidevalt, erinevad impulsi laiused, ühe impulsi energia, kordussagedus ja muud parameetrid muutuvad pidevalt ning energiatiheduse korral tuleb isegi arvestada laseri tegeliku väljundiga impulsi energia kõikumisel. mõõta, võib olla liiga konarlik.Üldiselt võib jämedalt eeldada, et energiatihedus jagatuna impulsi laiusega on aja keskmine võimsustihedus (pange tähele, et see on aeg, mitte ruum). Siiski on ilmne, et laseri tegelik lainekuju ei pruugi olla ristkülikukujuline, ruudukujuline või isegi kelluke või Gaussi lainekuju ning mõned on määratud laseri enda omadustega, mis on rohkem kujuga.

Impulsi laiuse annab tavaliselt ostsilloskoobi poolt pakutav poolkõrguse laius (full peak half-width FWHM), mis paneb meid energiatiheduse põhjal arvutama võimsustiheduse väärtuse, mis on kõrge. Sobivam poolkõrgus ja laius tuleks arvutada integraali, poolkõrguse ja laiuse järgi. Täpsemalt ei ole uuritud, kas teadmiseks on olemas asjakohane nüansistandard. Võimsustiheduse enda jaoks on arvutuste tegemisel tavaliselt võimalik kasutada arvutamiseks ühte impulsi energiat, ühe impulsi energiat/impulsi laiust/punkti pindala. , mis on ruumiline keskmine võimsus ja seejärel korrutatakse 2-ga ruumilise tippvõimsuse saamiseks (ruumiline jaotus on Gaussi jaotus, see on selline kohtlemine, top-hat ei pea seda tegema) ja seejärel korrutatakse radiaalse jaotuse avaldisega , Ja oletegi valmis.