Densitatea de putere și densitatea de energie a laserului

Densitatea de putere și densitatea de energie a laserului

Densitatea este o mărime fizică cu care suntem foarte familiarizați în viața noastră de zi cu zi, densitatea pe care o contactăm cel mai mult este densitatea materialului, formula este ρ=m/v, adică densitatea este egală cu masa împărțită la volum. Dar densitatea de putere și densitatea de energie a laserului sunt diferite, aici împărțite mai degrabă la suprafață decât la volum. Puterea este, de asemenea, contactul nostru cu o mulțime de cantități fizice, deoarece folosim electricitate în fiecare zi, electricitatea va implica putere, unitatea de putere standard internațională este W, adică J/s, este raportul dintre energie și unitatea de timp, Unitatea de energie standard internațională este J. Deci, densitatea de putere este conceptul de combinare a puterii și densității, dar aici este aria de iradiere a spotului mai degrabă decât volumul, puterea împărțită la aria spotului de ieșire este densitatea de putere, adică , unitatea de densitate a puterii este W/m2, iar încâmp laser, deoarece aria spotului de iradiere laser este destul de mică, deci, în general, W/cm2 este folosit ca unitate. Densitatea de energie este eliminată din conceptul de timp, combinând energia și densitatea, iar unitatea este J/cm2. În mod normal, laserele continue sunt descrise folosind densitatea de putere, în timp celasere pulsatesunt descrise folosind atât densitatea de putere, cât și densitatea de energie.

Când acționează laserul, densitatea de putere determină de obicei dacă se atinge pragul de distrugere, ablație sau alte materiale care acționează. Pragul este un concept care apare adesea atunci când se studiază interacțiunea laserelor cu materia. Pentru studiul materialelor de interacțiune laser cu puls scurt (care poate fi considerat stadiul american), puls ultrascurt (care poate fi considerat stadiul ns) și chiar ultrarapid (etapa ps și fs), cercetătorii timpurii de obicei adoptă conceptul de densitate energetică. Acest concept, la nivel de interactiune, reprezinta energia care actioneaza asupra tinta pe unitatea de suprafata, in cazul unui laser de acelasi nivel, aceasta discutie are o mai mare semnificatie.

Există, de asemenea, un prag pentru densitatea energetică a injecției cu un singur impuls. Acest lucru face, de asemenea, studiul interacțiunii laser-materie mai complicat. Cu toate acestea, echipamentul experimental de astăzi se schimbă în mod constant, o varietate de lățime a impulsului, energia unui singur impuls, frecvența de repetiție și alți parametri se schimbă în mod constant și chiar trebuie să ia în considerare ieșirea reală a laserului într-o fluctuație de energie a impulsului în cazul densității energiei pentru a măsura, poate fi prea dur. În general, se poate considera că densitatea de energie împărțită la lățimea impulsului este densitatea medie de putere în timp (rețineți că este timpul, nu spațiu). Cu toate acestea, este evident că forma de undă laser reală poate să nu fie dreptunghiulară, pătrată sau chiar clopot sau gaussian, iar unele sunt determinate de proprietățile laserului însuși, care este mai modelat.

Lățimea impulsului este de obicei dată de lățimea de jumătate de înălțime furnizată de osciloscop (full peak half-width FWHM), ceea ce ne determină să calculăm valoarea densității de putere din densitatea de energie, care este mare. Cea mai potrivită jumătate de înălțime și lățime ar trebui calculată prin integral, jumătate de înălțime și lățime. Nu a existat o anchetă detaliată pentru a stabili dacă există un standard de nuanță relevant pentru cunoaștere. Pentru densitatea de putere în sine, atunci când se efectuează calcule, este de obicei posibil să se utilizeze o singură energie a impulsului pentru a calcula, o singură energie a impulsului/lățimea impulsului/zona punctului. , care este puterea medie spațială și apoi înmulțită cu 2, pentru puterea de vârf spațială (distribuția spațială este distribuția Gauss este un astfel de tratament, top-hat nu trebuie să facă acest lucru) și apoi înmulțită cu o expresie de distribuție radială , Și ai terminat.