Lāzera jaudas blīvums un enerģijas blīvums

Lāzera jaudas blīvums un enerģijas blīvums

Blīvums ir fizikāls lielums, ar kuru mēs ikdienā ļoti labi saskaramies, blīvums, ar kuru mēs visvairāk saskaramies, ir materiāla blīvums, formula ir ρ=m/v, tas ir, blīvums ir vienāds ar masu dalītu ar tilpumu. Bet lāzera jaudas blīvums un enerģijas blīvums atšķiras, šeit dalīts ar laukumu, nevis tilpumu. Jauda ir arī mūsu saskarsme ar daudziem fiziskiem lielumiem, jo ​​mēs katru dienu lietojam elektrību, elektrībā būs jauda, ​​starptautiskā jaudas standarta mērvienība ir W, tas ir, J/s, ir enerģijas un laika vienības attiecība, starptautiskā standarta enerģijas vienība ir J. Tātad jaudas blīvums ir jaudas un blīvuma apvienošanas jēdziens, bet šeit ir vietas apstarošanas laukums, nevis tilpums, jauda dalīta ar izejas punkta laukumu ir jaudas blīvums, tas ir , jaudas blīvuma vienība ir W/m2, unlāzera lauks, jo lāzera apstarošanas vietas laukums ir diezgan mazs, tāpēc parasti W/cm2 tiek izmantots kā vienība. Enerģijas blīvums tiek izņemts no laika jēdziena, apvienojot enerģiju un blīvumu, un mērvienība ir J/cm2. Parasti nepārtrauktus lāzerus apraksta, izmantojot jaudas blīvumu, kamērimpulsu lāzeriir aprakstīti, izmantojot gan jaudas blīvumu, gan enerģijas blīvumu.

Kad lāzers iedarbojas, jaudas blīvums parasti nosaka, vai ir sasniegts slieksnis iznīcināšanai, ablācijai vai citiem iedarbīgiem materiāliem. Slieksnis ir jēdziens, kas bieži parādās, pētot lāzeru mijiedarbību ar vielu. Lai pētītu īsu impulsu (ko var uzskatīt par ASV stadiju), īpaši īsu impulsu (ko var uzskatīt par ns stadiju) un pat īpaši ātru (ps un fs stadija) lāzera mijiedarbības materiālus, agrīnie pētnieki parasti pieņemt enerģijas blīvuma jēdzienu. Šis jēdziens mijiedarbības līmenī atspoguļo enerģiju, kas iedarbojas uz mērķi laukuma vienībā, tāda paša līmeņa lāzera gadījumā šai diskusijai ir lielāka nozīme.

Ir arī viena impulsa injekcijas enerģijas blīvuma slieksnis. Tas arī padara lāzera vielas mijiedarbības izpēti sarežģītāku. Tomēr mūsdienu eksperimentālās iekārtas nepārtraukti mainās, impulsa platums, viena impulsa enerģija, atkārtojuma frekvence un citi parametri pastāvīgi mainās, un enerģijas blīvuma gadījumā pat jāņem vērā lāzera faktiskā jauda impulsa enerģijas svārstībās. lai izmērītu, var būt pārāk aptuvens. Parasti var aptuveni uzskatīt, ka enerģijas blīvums dalīts ar impulsa platumu ir laika vidējais jaudas blīvums (ņemiet vērā, ka tas ir laiks, nevis telpa). Tomēr ir acīmredzams, ka faktiskā lāzera viļņu forma var nebūt taisnstūrveida, kvadrātveida vai pat zvana vai Gausa viļņu forma, un dažas no tām nosaka paša lāzera īpašības, kas ir vairāk formas.

Impulsa platumu parasti nosaka pusaugstuma platums, ko nodrošina osciloskops (full peak half-width FWHM), kas liek mums aprēķināt jaudas blīvuma vērtību no enerģijas blīvuma, kas ir augsts. Piemērotākā puse augstuma un platuma jāaprēķina pēc integrāļa, puse augstuma un platuma. Nav veikta detalizēta izmeklēšana par to, vai ir kāds atbilstošs nianšu standarts, lai zinātu. Pašam jaudas blīvumam, veicot aprēķinus, parasti ir iespējams izmantot vienu impulsa enerģiju, lai aprēķinātu vienu impulsa enerģiju/impulsa platumu/punkta laukumu. , kas ir telpiskā vidējā jauda un pēc tam reizināta ar 2, lai iegūtu telpisko maksimālo jaudu (telpiskais sadalījums ir Gausa sadalījums ir šāds apstrāde, tas nav jādara), un pēc tam reizina ar radiālā sadalījuma izteiksmi. , Un esat pabeidzis.