Плътност на мощността и плътност на енергията на лазера

Плътност на мощността и плътност на енергията на лазера

Плътността е физическо количество, с което сме много запознати в ежедневието си, плътността, с която контактуваме най-много, е плътността на материала, формулата е ρ=m/v, тоест плътността е равна на масата, разделена на обема. Но плътността на мощността и енергийната плътност на лазера са различни, тук разделени на площта, а не на обема. Мощността също е нашият контакт с много физически величини, тъй като използваме електричество всеки ден, електричеството ще включва мощност, международната стандартна единица за мощност е W, тоест J/s, е съотношението на енергия и единица време, международната стандартна единица за енергия е J. Така че плътността на мощността е концепцията за комбиниране на мощност и плътност, но тук е площта на облъчване на петното, а не обемът, мощността, разделена на площта на изходното петно, е плътността на мощността, т.е. , единицата за плътност на мощността е W/m2, а влазерно поле, тъй като площта на петното на лазерно облъчване е доста малка, така че обикновено W/cm2 се използва като единица. Енергийната плътност е премахната от концепцията за време, комбинирайки енергия и плътност, а единицата е J/cm2. Обикновено непрекъснатите лазери се описват с помощта на плътност на мощността, докатоимпулсни лазериса описани, като се използват както плътността на мощността, така и плътността на енергията.

Когато лазерът действа, плътността на мощността обикновено определя дали е достигнат прагът за разрушаване, или аблация, или други действащи материали. Прагът е понятие, което често се появява при изучаване на взаимодействието на лазерите с материята. За изследване на къс импулс (който може да се счита за етап на us), ултра-къс импулс (който може да се счита за етап ns) и дори ултра-бързи (ps и fs етап) материали за лазерно взаимодействие, ранните изследователи обикновено приемете концепцията за енергийна плътност. Тази концепция, на ниво взаимодействие, представлява енергията, действаща върху целта на единица площ, в случай на лазер от същото ниво, тази дискусия е от по-голямо значение.

Има и праг за енергийната плътност на инжектиране на единичен импулс. Това също прави изследването на взаимодействието лазер-материя по-сложно. Въпреки това, днешното експериментално оборудване непрекъснато се променя, разнообразие от ширина на импулса, енергия на единичен импулс, честота на повторение и други параметри непрекъснато се променят и дори трябва да се вземе предвид действителната мощност на лазера при флуктуациите на енергията на импулса в случай на енергийна плътност за измерване, може да е твърде грубо. Като цяло може грубо да се счита, че плътността на енергията, разделена на ширината на импулса, е средната плътност на мощността във времето (обърнете внимание, че това е времето, а не пространството). Въпреки това е очевидно, че действителната форма на вълната на лазера може да не е правоъгълна, квадратна или дори камбанна или гаусова, а някои се определят от свойствата на самия лазер, който е по-оформен.

Широчината на импулса обикновено се дава от ширината на половин височина, осигурена от осцилоскопа (пълна пикова полуширочина FWHM), което ни кара да изчислим стойността на плътността на мощността от плътността на енергията, която е висока. По-подходящите половин височина и ширина трябва да се изчислят чрез интеграла, половин височина и ширина. Не е имало подробно проучване дали има подходящ стандарт за нюанси за познаване. За самата плътност на мощността, когато се правят изчисления, обикновено е възможно да се използва енергия на един импулс за изчисляване, енергия на един импулс/ширина на импулса/площ на петна , което е средната пространствена мощност и след това умножено по 2 за пространствената пикова мощност (пространственото разпределение е разпределението на Гаус е такова третиране, цилиндърът не трябва да го прави) и след това умножено по израз на радиално разпределение , И сте готови.