Ketumpatan kuasa dan ketumpatan tenaga laser

Ketumpatan kuasa dan ketumpatan tenaga laser

Ketumpatan ialah kuantiti fizikal yang sangat kita kenali dalam kehidupan seharian kita, ketumpatan yang paling kita hubungi ialah ketumpatan bahan, formulanya ialah ρ=m/v, iaitu ketumpatan adalah sama dengan jisim dibahagikan dengan isipadu. Tetapi ketumpatan kuasa dan ketumpatan tenaga laser adalah berbeza, di sini dibahagikan dengan kawasan dan bukannya volum. Kuasa juga adalah hubungan kita dengan banyak kuantiti fizikal, kerana kita menggunakan elektrik setiap hari, elektrik akan melibatkan kuasa, unit kuasa piawaian antarabangsa ialah W, iaitu, J/s, ialah nisbah tenaga dan unit masa, unit tenaga piawai antarabangsa ialah J. Jadi ketumpatan kuasa ialah konsep menggabungkan kuasa dan ketumpatan, tetapi di sini adalah kawasan penyinaran tempat dan bukannya isipadu, kuasa dibahagikan dengan kawasan tempat keluaran ialah ketumpatan kuasa, iaitu , unit ketumpatan kuasa ialah W/m2, dan dalammedan laser, kerana kawasan tempat penyinaran laser agak kecil, jadi secara amnya W/cm2 digunakan sebagai satu unit. Ketumpatan tenaga dikeluarkan daripada konsep masa, menggabungkan tenaga dan ketumpatan, dan unitnya ialah J/cm2. Biasanya, laser berterusan diterangkan menggunakan ketumpatan kuasa, manakalalaser berdenyutditerangkan menggunakan kedua-dua ketumpatan kuasa dan ketumpatan tenaga.

Apabila laser bertindak, ketumpatan kuasa biasanya menentukan sama ada ambang untuk memusnahkan, atau ablasi, atau bahan bertindak lain dicapai. Ambang adalah konsep yang sering muncul apabila mengkaji interaksi laser dengan jirim. Untuk kajian nadi pendek (yang boleh dianggap sebagai peringkat us), nadi ultra-pendek (yang boleh dianggap sebagai peringkat ns), dan juga bahan interaksi laser ultra-pantas (peringkat ps dan fs), penyelidik awal biasanya mengamalkan konsep ketumpatan tenaga. Konsep ini, pada tahap interaksi, mewakili tenaga yang bertindak pada sasaran per unit luas, dalam kes laser pada tahap yang sama, perbincangan ini lebih penting.

Terdapat juga ambang untuk ketumpatan tenaga suntikan nadi tunggal. Ini juga menjadikan kajian interaksi bahan laser lebih rumit. Walau bagaimanapun, peralatan eksperimen hari ini sentiasa berubah, pelbagai lebar nadi, tenaga nadi tunggal, kekerapan pengulangan dan parameter lain sentiasa berubah, malah perlu mempertimbangkan output sebenar laser dalam turun naik tenaga nadi dalam kes ketumpatan tenaga. untuk mengukur, mungkin terlalu kasar.Secara umumnya, ia boleh dianggap secara kasar bahawa ketumpatan tenaga dibahagikan dengan lebar nadi ialah ketumpatan kuasa purata masa (perhatikan bahawa ia adalah masa, bukan ruang). Walau bagaimanapun, adalah jelas bahawa bentuk gelombang laser sebenar mungkin bukan segi empat tepat, gelombang persegi, atau loceng atau Gaussian, dan sesetengahnya ditentukan oleh sifat laser itu sendiri, yang lebih berbentuk.

Lebar nadi biasanya diberikan oleh lebar separuh ketinggian yang disediakan oleh osiloskop (FWHM separuh lebar puncak penuh), yang menyebabkan kita mengira nilai ketumpatan kuasa daripada ketumpatan tenaga, yang tinggi. Separuh tinggi dan lebar yang lebih sesuai hendaklah dikira dengan kamiran, separuh tinggi dan lebar. Tidak ada siasatan terperinci sama ada terdapat piawaian nuansa yang relevan untuk mengetahui. Untuk ketumpatan kuasa itu sendiri, apabila melakukan pengiraan, biasanya mungkin untuk menggunakan tenaga nadi tunggal untuk mengira, tenaga nadi tunggal/lebar nadi/kawasan titik , iaitu kuasa purata spatial, dan kemudian didarab dengan 2, untuk kuasa puncak spatial (taburan ruang ialah taburan Gauss adalah rawatan sedemikian, top-hat tidak perlu berbuat demikian), dan kemudian didarab dengan ungkapan taburan jejari , Dan anda sudah selesai.