Щільність потужності та щільність енергії лазера

Щільність потужності та щільність енергії лазера

Щільність — це фізична величина, з якою ми добре знайомі в повсякденному житті. Щільність, з якою ми найчастіше контактуємо, — це щільність матеріалу, формула — ρ=m/v, тобто щільність дорівнює масі, поділеній на об’єм. Але щільність потужності та щільність енергії лазера різні, тут поділені на площу, а не на об’єм. Потужність також є нашим контактом з багатьма фізичними величинами, тому що ми використовуємо електрику щодня, електрика включатиме потужність, міжнародною стандартною одиницею потужності є Вт, тобто Дж/с, це співвідношення енергії та одиниці часу, міжнародною стандартною одиницею енергії є Дж. Отже, щільність потужності – це поняття потужності та щільності, але тут площа опромінення плями, а не об’єм, потужність, поділена на площу вихідної плями, є щільністю потужності, тобто , одиницею питомої потужності є Вт/м2, а влазерне поле, оскільки площа плями лазерного випромінювання досить мала, тому зазвичай Вт/см2 використовується як одиниця. Щільність енергії вилучається з поняття часу, поєднуючи енергію та щільність, і одиницею є Дж/см2. Зазвичай безперервні лазери описуються за допомогою щільності потужності, хочаімпульсні лазериописуються за допомогою як щільності потужності, так і щільності енергії.

Під час дії лазера щільність потужності зазвичай визначає, чи буде досягнуто порогу для руйнування, або абляції, або інших діючих матеріалів. Поріг - це поняття, яке часто зустрічається при вивченні взаємодії лазерів з речовиною. Для дослідження короткого імпульсу (який можна розглядати як стадію ультракороткого імпульсу), ультракороткого імпульсу (який можна розглядати як стадію ns) і навіть надшвидких (стадія ps і fs) лазерної взаємодії, перші дослідники зазвичай засвоїти поняття густини енергії. Ця концепція, на рівні взаємодії, представляє енергію, що діє на мішень на одиницю площі, у випадку лазера того ж рівня, це обговорення має більше значення.

Існує також поріг для щільності енергії введення одного імпульсу. Це також ускладнює дослідження взаємодії лазера з речовиною. Проте сучасне експериментальне обладнання постійно змінюється, різноманітність ширини імпульсу, одиночної енергії імпульсу, частоти повторення та інших параметрів постійно змінюється, і навіть потрібно враховувати фактичну вихідну потужність лазера в коливаннях енергії імпульсу у випадку щільності енергії для вимірювання може бути занадто грубим. Загалом можна приблизно вважати, що щільність енергії, поділена на ширину імпульсу, є середньою щільністю потужності за часом (зверніть увагу, що це час, а не простір). Однак очевидно, що фактична форма хвилі лазера може бути не прямокутною, прямокутною, або навіть дзвоноподібною чи гаусовою, а деякі з них визначаються властивостями самого лазера, який має більшу форму.

Ширина імпульсу зазвичай визначається шириною на половині висоти, яку надає осцилограф (повна пікова напівширина FWHM), що змушує нас обчислювати значення щільності потужності з щільності енергії, яка є високою. Більш відповідну половину висоти та ширини слід обчислювати за інтегралом, половиною висоти та ширини. Не було детального розслідування щодо того, чи існує відповідний стандарт нюансів для знання. Для самої щільності потужності під час обчислень зазвичай можна використовувати енергію одного імпульсу для обчислення, енергію одного імпульсу/ширину імпульсу/площу плями , яка є просторовою середньою потужністю, а потім помножена на 2 для пікової просторової потужності (просторовим розподілом є розподіл Гауса, тому циліндру це робити не потрібно), а потім помножена на вираз радіального розподілу , І готово.