A lézer teljesítménysűrűsége és energiasűrűsége
A sűrűség egy fizikai mennyiség, amellyel a mindennapi életünkben nagyon jól ismerjük a besugárzott foltot. A leggyakrabban érintkezésbe kerülő anyag sűrűsége az anyag sűrűsége, a képlet ρ=m/v, azaz a sűrűség egyenlő a tömeg osztva a térfogattal. De a lézer teljesítménysűrűsége és energiasűrűsége eltérő, itt a területtel osztva, nem pedig a térfogattal. A teljesítmény a fizikai mennyiségekkel való kapcsolatunkat is jelenti, mivel nap mint nap elektromos áramot használunk, az elektromosság magában foglalja a teljesítményt is, a teljesítmény nemzetközi szabványegysége W, azaz J/s, az energia és az idő aránya, az energia nemzetközi szabványegysége J. Tehát a teljesítménysűrűség a teljesítmény és a sűrűség kombinációjának fogalma, de itt a folt besugárzási területe van, nem pedig a térfogat, a teljesítmény osztva a kibocsátott folt területével a teljesítménysűrűség, azaz a teljesítménysűrűség mértékegysége W/m2, és a...lézermező, mivel a lézerbesugárzás foltfelülete meglehetősen kicsi, ezért általában a W/cm2-t használják mértékegységként. Az energiasűrűséget eltávolítják az idő fogalmából, az energiát és a sűrűséget kombinálják, és a mértékegység J/cm2. A folyamatos lézereket általában teljesítménysűrűséggel írják le, mígimpulzuslézerekmind a teljesítménysűrűség, mind az energiasűrűség használatával írhatók le.
Amikor a lézer hat, a teljesítménysűrűség általában meghatározza, hogy eléri-e a roncsolás, az abláció vagy más ható anyagok küszöbértékét. A küszöbérték egy olyan fogalom, amely gyakran megjelenik a lézerek és az anyag kölcsönhatásának tanulmányozásakor. A rövid impulzusok (amelyek az us fokozatnak tekinthetők), az ultrarövid impulzusok (amelyek az ns fokozatnak tekinthetők), sőt az ultragyors (ps és fs fokozat) lézeres kölcsönhatási anyagok tanulmányozásakor a korai kutatók általában az energiasűrűség fogalmát alkalmazzák. Ez a koncepció a kölcsönhatás szintjén a céltárgyra ható energiát jelenti egységnyi felületre vetítve, azonos szintű lézer esetén ez a megbeszélés nagyobb jelentőséggel bír.
Az egyszeri impulzusbefecskendezés 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 impulzusenergia, az ismétlési frekvencia és más paraméterek is folyamatosan változnak, és még a lézer tényleges kimenetének figyelembevétele is egy impulzusenergia-ingadozás esetén túl durva lehet az energiasűrűség mérése. Általánosságban elmondható, hogy az energiasűrűség és az impulzusszélesség osztva megkapjuk az idő szerinti átlagos teljesítménysűrűséget (vegye figyelembe, hogy ez idő, nem térbeli). Azonban nyilvánvaló, hogy a tényleges lézerhullámforma nem feltétlenül téglalap, négyszög, sőt harang vagy Gauss hullámforma, és némelyiket maga a lézer tulajdonságai határozzák meg, amely formáltabb.
Az impulzusszélességet általában az oszcilloszkóp által biztosított félmagasság-szélesség (teljes csúcs félszélesség FWHM) adja meg, aminek eredményeként a teljesítménysűrűség értékét az energiasűrűségből számítjuk ki, ami magas. A megfelelőbb félmagasságot és félszélességet az integrál, a félmagasság és a félszélesség alapján kell kiszámítani. Nem vizsgálták részletesen, hogy létezik-e releváns árnyalatszabvány a megismerésére. Magához a teljesítménysűrűséghez a számítások során általában egyetlen impulzusenergiát lehet használni a kiszámításhoz, egyetlen impulzusenergia/impulzusszélesség/foltterület, ami a térbeli átlagos teljesítmény, majd ezt megszorozzuk kettővel a térbeli csúcsteljesítményhez (a térbeli eloszlás Gauss-eloszlása egy ilyen kezelés, a top hatnak nem kell ezt tennie), majd megszorozzuk egy radiális eloszlás kifejezésével, és kész is vagyunk.
Közzététel ideje: 2024. június 12.