A lézer teljesítménysűrűsége és energiasűrűsége

A lézer teljesítménysűrűsége és energiasűrűsége

A sűrűség olyan fizikai mennyiség, amelyet mindennapi életünkben nagyon jól ismerünk, a sűrűség, amellyel leginkább érintkezünk, az anyag sűrűsége, a képlet ρ=m/v, vagyis a sűrűség egyenlő a tömeggel osztva a térfogattal. De a lézer teljesítménysűrűsége és energiasűrűsége eltérő, itt a területtel, nem pedig a térfogattal osztjuk. A hatalom sok fizikai mennyiséggel is érintkezésbe kerül, mert minden nap elektromos áramot használunk, az elektromosság teljesítményt fog tartalmazni, a teljesítmény nemzetközi szabványegysége W, azaz J/s, az energia és az időegység aránya, a Az energia nemzetközi szabványegysége J. Tehát a teljesítménysűrűség a teljesítmény és a sűrűség kombinálásának fogalma, de itt nem a térfogat, hanem a folt besugárzási területe van, a teljesítmény osztva a kimeneti pontterülettel a teljesítménysűrűség, azaz , a teljesítménysűrűség mértékegysége W/m2, és alézermező, mivel a lézeres besugárzási folt területe meglehetősen kicsi, ezért általában a W/cm2-t használják egységként. Az energiasűrűség kikerül az idő fogalmából, az energiát és a sűrűséget kombinálva, mértékegysége J/cm2. Általában a folyamatos lézereket a teljesítménysűrűség használatával írják le, mígimpulzuslézerekA teljesítménysűrűség és az energiasűrűség felhasználásával írjuk le.

Amikor a lézer hat, általában a teljesítménysűrűség határozza meg, hogy elértük-e a megsemmisítés, abláció vagy más ható anyagok küszöbét. A küszöb egy olyan fogalom, amely gyakran megjelenik a lézerek anyaggal való kölcsönhatásának tanulmányozása során. A rövid impulzus (amelyet us-stádiumnak tekinthető), az ultrarövid impulzusú (amit az ns-stádiumnak tekinthető), sőt az ultragyors (ps és fs szakasz) lézeres interakciós anyagok tanulmányozására a korai kutatók általában elfogadják az energiasűrűség fogalmát. Ez a fogalom a kölcsönhatás szintjén az egységnyi területre eső célpontra ható energiát reprezentálja, azonos szintű lézer esetén ennek a vitának van nagyobb jelentősége.

Az egyszeri impulzusos befecskendezés energiasűrűségére is van egy küszöbérték. Ez a lézer-anyag kölcsönhatás vizsgálatát is bonyolultabbá teszi. A mai kísérleti berendezések azonban folyamatosan változnak, az impulzusszélesség, az egyszeri impulzus energia, az ismétlési frekvencia és egyéb paraméterek folyamatosan változnak, sőt az energiasűrűség esetén figyelembe kell venni a lézer tényleges teljesítményét az impulzus energia ingadozásaiban. mérni, túl durva lehet.Általában nagyjából úgy tekinthetjük, hogy az energiasűrűség osztva az impulzusszélességgel az idő átlagos teljesítménysűrűsége (megjegyezzük, hogy ez idő, nem tér). Nyilvánvaló azonban, hogy a tényleges lézer hullámalakja nem lehet téglalap, négyzethullám, sőt harang vagy Gauss-féle, és néhányat magának a lézernek a tulajdonságai határoznak meg, amely formásabb.

Az impulzusszélességet általában az oszcilloszkóp által biztosított félmagasságú szélesség (full peak halfwidth FWHM) adja meg, ami arra készteti, hogy az energiasűrűségből számoljuk ki a teljesítménysűrűség értékét, ami nagy. A megfelelőbb félmagasságot és szélességet az integrál, fél magasság és szélesség alapján kell kiszámítani. Nem végeztek részletes vizsgálatot arra vonatkozóan, hogy létezik-e megfelelő árnyalati szabvány a megismeréshez. Magához a teljesítménysűrűséghez a számítások során általában egyetlen impulzusenergiát, egyetlen impulzusenergiát/impulzusszélességet/foltterületet használhatunk. , ami a térbeli átlagos teljesítmény, majd megszorozva 2-vel, a térbeli csúcsteljesítményhez (a térbeli eloszlás Gauss-eloszlás ilyen kezelés, cilinder nem szükséges), majd megszorozva egy radiális eloszlási kifejezéssel , És kész.