Gustoća snage i gustoća energije lasera

Gustoća snage i gustoća energije lasera

Gustoća je fizička veličina s kojom smo vrlo dobro upoznati u svakodnevnom životu. Gustoća s kojom se najčešće susrećemo je gustoća materijala, formula je ρ=m/v, odnosno gustoća je jednaka masi podijeljenoj s volumenom. Ali gustoća snage i gustoća energije lasera su različite, ovdje podijeljeno s površinom, a ne s volumenom. Snaga je također naš kontakt s mnogim fizičkim veličinama, jer svakodnevno koristimo električnu energiju, električna energija uključuje snagu. Međunarodna standardna jedinica za snagu je W, odnosno J/s, što je omjer energije i jedinice vremena, a međunarodna standardna jedinica za energiju je J. Dakle, gustoća snage je koncept kombiniranja snage i gustoće, ali ovdje je površina ozračene točke, a ne volumen. Snaga podijeljena s površinom izlazne točke je gustoća snage, odnosno jedinica gustoće snage je W/m2, a ulasersko polje, budući da je površina laserske točke ožičenja prilično mala, općenito se kao jedinica koristi W/cm2. Gustoća energije uklanja se iz koncepta vremena, kombinirajući energiju i gustoću, a jedinica je J/cm2. Kontinuirani laseri se obično opisuju pomoću gustoće snage, dokpulsirajući laseriopisani su korištenjem i gustoće snage i gustoće energije.

Kada laser djeluje, gustoća snage obično određuje je li dosegnut prag za uništavanje, ablaciju ili druge djelujuće materijale. Prag je koncept koji se često pojavljuje pri proučavanju interakcije lasera s materijom. Za proučavanje kratkih pulseva (koji se mogu smatrati us fazom), ultrakratkih pulseva (koji se mogu smatrati ns fazom), pa čak i ultrabrzih (ps i fs faza) laserskih interakcijskih materijala, rani istraživači obično usvajaju koncept gustoće energije. Ovaj koncept, na razini interakcije, predstavlja energiju koja djeluje na metu po jedinici površine, u slučaju lasera iste razine, ova rasprava je od većeg značaja.

Također postoji prag za gustoću energije ubrizgavanja pojedinačnog impulsa. To također komplicira proučavanje interakcije lasera i materije. Međutim, današnja eksperimentalna oprema se stalno mijenja, različite širine impulsa, energija pojedinačnog impulsa, frekvencija ponavljanja i drugi parametri se stalno mijenjaju, pa čak i potrebno je uzeti u obzir stvarni izlaz lasera u fluktuacijama energije impulsa u slučaju mjerenja gustoće energije, što može biti pregrubo. Općenito, može se grubo smatrati da je gustoća energije podijeljena sa širinom impulsa prosječna gustoća snage u vremenu (imajte na umu da je to vrijeme, a ne prostor). Međutim, očito je da stvarni valni oblik lasera možda nije pravokutan, kvadratni, pa čak ni zvonasti ili Gaussov, a neki su određeni svojstvima samog lasera, koji je više oblikovan.

Širina impulsa obično je dana širinom polovice visine koju daje osciloskop (FWHM pune vršne poluširine), što nas navodi da izračunamo vrijednost gustoće snage iz gustoće energije, koja je visoka. Prikladnija polovica visine i širine trebala bi se izračunati integralom, polovicom visine i širinom. Nije provedeno detaljno istraživanje o tome postoji li relevantan standard nijansi za poznavanje. Za samu gustoću snage, prilikom izračuna, obično je moguće koristiti energiju jednog impulsa za izračun, energiju jednog impulsa/širinu impulsa/površinu točke, što je prostorna prosječna snaga, a zatim pomnožiti s 2 za prostornu vršnu snagu (prostorna raspodjela je Gaussova raspodjela je takav tretman, top-hat to ne mora učiniti), a zatim pomnožiti s izrazom radijalne raspodjele i gotovi ste.