Lāzera jaudas blīvums un enerģijas blīvums

Lāzera jaudas blīvums un enerģijas blīvums

Blīvums ir fizikāls lielums, ar kuru mēs ikdienā esam ļoti labi pazīstami. Blīvums, ar kuru mēs visbiežāk saskaramies, ir materiāla blīvums. Formula ir ρ = m/v, tas ir, blīvums ir vienāds ar masu, dalītu ar tilpumu. Taču lāzera jaudas blīvums un enerģijas blīvums atšķiras, šeit tas tiek dalīts ar laukumu, nevis tilpumu. Jauda ir arī mūsu saskarsme ar daudziem fizikāliem lielumiem, jo ​​mēs katru dienu lietojam elektrību. Elektrība ietver jaudu. Starptautiskā jaudas standarta mērvienība ir W, tas ir, J/s, kas ir enerģijas un laika vienības attiecība. Starptautiskā enerģijas standarta mērvienība ir J. Tātad jaudas blīvums ir jaudas un blīvuma apvienojuma jēdziens. Bet šeit ir plankuma apstarošanas laukums, nevis tilpums. Jaudas blīvums, dalīts ar izvades plankuma laukumu, ir jaudas blīvums.lāzera lauks, jo lāzera apstarošanas punkta laukums ir diezgan mazs, tāpēc parasti kā mērvienība tiek izmantots W/cm2. Enerģijas blīvums tiek atdalīts no laika jēdziena, apvienojot enerģiju un blīvumu, un mērvienība ir J/cm2. Parasti nepārtrauktas darbības lāzerus apraksta, izmantojot jaudas blīvumu, savukārtimpulsa lāzeritiek aprakstīti, izmantojot gan jaudas blīvumu, gan enerģijas blīvumu.

Kad lāzers iedarbojas, jaudas blīvums parasti nosaka, vai tiek sasniegts iznīcināšanas, ablācijas vai citu iedarbojošos materiālu slieksnis. Slieksnis ir jēdziens, kas bieži parādās, pētot lāzeru mijiedarbību ar matēriju. Īsu impulsu (ko var uzskatīt par us pakāpi), īpaši īsu impulsu (ko var uzskatīt par ns pakāpi) un pat īpaši ātru (ps un fs pakāpe) lāzeru mijiedarbības materiālu pētījumos agrīnie pētnieki parasti izmanto enerģijas blīvuma jēdzienu. Šis jēdziens mijiedarbības līmenī atspoguļo enerģiju, kas iedarbojas uz mērķi uz laukuma vienību; tāda paša līmeņa lāzera gadījumā šai diskusijai ir lielāka nozīme.

Pastāv arī viena impulsa injekcijas enerģijas blīvuma robežvērtība. Tas arī sarežģī lāzera un vielas mijiedarbības izpēti. Tomēr mūsdienu eksperimentālās iekārtas pastāvīgi mainās, impulsa platuma, viena impulsa enerģijas, atkārtošanās frekvences un citu parametru daudzveidība pastāvīgi mainās, un pat ņemot vērā faktisko lāzera izejas jaudu impulsa enerģijas svārstībās, enerģijas blīvuma mērīšana var būt pārāk aptuvena. 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 taisnstūra, kvadrātveida vai pat zvana vai Gausa, un dažas no tām nosaka paša lāzera īpašības, kas ir vairāk veidotas.

Impulsa platumu parasti nosaka osciloskopa sniegtais pusaugstuma platums (pilna pīķa pusplatuma FWHM), kas liek mums aprēķināt jaudas blīvuma vērtību no enerģijas blīvuma, kas ir augsts. Piemērotāks pusaugstums un pusplatums jāaprēķina, izmantojot integrāli, pusaugstumu un pusplatumu. Nav veikti detalizēti pētījumi par to, vai pastāv atbilstošs nianses standarts, lai to zinātu. Veicot aprēķinus pašam jaudas blīvumam, parasti ir iespējams izmantot viena impulsa enerģiju, lai aprēķinātu viena impulsa enerģiju/impulsa platumu/punkta laukumu, kas ir telpiskā vidējā jauda, ​​un pēc tam reizināt ar 2, lai iegūtu telpisko pīķa jaudu (telpiskais sadalījums ir Gausa sadalījums, kas ir šāda metode, top-hat nav jādara), un pēc tam reizināt ar radiālā sadalījuma izteiksmi. Un viss ir izdarīts.