Densidad ng lakas at densidad ng enerhiya ng laser

Densidad ng lakas at densidad ng enerhiya ng laser

Ang densidad ay isang pisikal na dami na pamilyar na sa ating pang-araw-araw na buhay, ang densidad na madalas nating nakakasalamuha ay ang densidad ng materyal, ang pormula ay ρ=m/v, ibig sabihin, ang densidad ay katumbas ng masa na hinati sa volume. Ngunit ang densidad ng kuryente at densidad ng enerhiya ng laser ay magkaiba, dito hinati sa lawak sa halip na sa volume. Ang kuryente ay ang ating pakikipag-ugnayan din sa maraming pisikal na dami, dahil gumagamit tayo ng kuryente araw-araw, ang kuryente ay mangangailangan ng kuryente, ang internasyonal na pamantayang yunit ng kuryente ay W, ibig sabihin, ang J/s, ay ang ratio ng enerhiya at yunit ng oras, ang internasyonal na pamantayang yunit ng enerhiya ay J. Kaya ang densidad ng kuryente ay ang konsepto ng pagsasama-sama ng kuryente at densidad, ngunit dito ay ang lugar ng irradiation ng spot sa halip na sa volume, ang kapangyarihan na hinati sa lugar ng output spot ay ang densidad ng kuryente, ibig sabihin, ang yunit ng densidad ng kuryente ay W/m2, at salarangan ng laser, dahil medyo maliit ang lugar ng lugar na naapektuhan ng laser irradiation, kaya karaniwang ginagamit ang W/cm2 bilang isang yunit. Ang densidad ng enerhiya ay inaalis sa konsepto ng oras, pinagsasama ang enerhiya at densidad, at ang yunit ay J/cm2. Karaniwan, ang mga tuloy-tuloy na laser ay inilalarawan gamit ang densidad ng kuryente, habangmga pulsed laseray inilalarawan gamit ang parehong densidad ng kuryente at densidad ng enerhiya.

Kapag kumikilos ang laser, ang densidad ng kuryente ay karaniwang tumutukoy kung naaabot na ang hangganan para sa pagsira, o pag-ablate, o iba pang mga materyales na kumikilos. Ang hangganan ay isang konsepto na madalas na lumilitaw kapag pinag-aaralan ang interaksyon ng mga laser sa materya. Para sa pag-aaral ng maikling pulso (na maaaring ituring bilang yugto ng us), ultra-short pulso (na maaaring ituring bilang yugto ng ns), at maging ang ultra-mabilis (yugto ng ps at fs) na mga materyales sa interaksyon ng laser, karaniwang ginagamit ng mga unang mananaliksik ang konsepto ng densidad ng enerhiya. Ang konseptong ito, sa antas ng interaksyon, ay kumakatawan sa enerhiyang kumikilos sa target bawat unit area, sa kaso ng isang laser na may parehong antas, ang talakayang ito ay may mas malaking kahalagahan.

Mayroon ding hangganan para sa densidad ng enerhiya ng iisang iniksyon ng pulso. Ginagawa rin nitong mas kumplikado ang pag-aaral ng interaksyon ng laser-matter. Gayunpaman, ang mga kagamitang pang-eksperimento ngayon ay patuloy na nagbabago, ang iba't ibang lapad ng pulso, enerhiya ng iisang pulso, dalas ng pag-uulit at iba pang mga parameter ay patuloy na nagbabago, at kailangan pang isaalang-alang ang aktwal na output ng laser sa isang pagbabago-bago ng enerhiya ng pulso sa kaso ng pagsukat ng densidad ng enerhiya, maaaring masyadong magaspang. Sa pangkalahatan, maaaring maituring na ang densidad ng enerhiya na hinati sa lapad ng pulso ay ang average na densidad ng lakas ng oras (tandaan na ito ay oras, hindi espasyo). Gayunpaman, malinaw na ang aktwal na waveform ng laser ay maaaring hindi parihaba, parisukat na alon, o kahit bell o Gaussian, at ang ilan ay natutukoy ng mga katangian ng laser mismo, na mas hugis.

Ang lapad ng pulso ay karaniwang ibinibigay ng lapad na kalahating taas na ibinibigay ng oscilloscope (full peak half-width FWHM), na siyang dahilan kung bakit natin kinakalkula ang halaga ng power density mula sa energy density, na mataas. Ang mas naaangkop na kalahating taas at lapad ay dapat kalkulahin ng integral, kalahating taas at lapad. Walang detalyadong pagsisiyasat kung mayroong kaugnay na pamantayan para malaman. Para sa power density mismo, kapag gumagawa ng mga kalkulasyon, karaniwang posible na gumamit ng isang pulse energy upang kalkulahin, isang single pulse energy/pulse width/spot area, na siyang spatial average power, at pagkatapos ay i-multiply ng 2, para sa spatial peak power (ang spatial distribution ay Gauss distribution ay isang ganoong paggamot, hindi kailangang gawin ito ng top-hat), at pagkatapos ay i-multiply ng isang radial distribution expression, At tapos ka na.