چگالی قدرت و چگالی انرژی لیزر

چگالی قدرت و چگالی انرژی لیزر

چگالی یک مقدار فیزیکی است که ما در زندگی روزمره با آن بسیار آشنا هستیم ، چگالی که بیشتر با آنها تماس می گیریم چگالی مواد است ، فرمول ρ = m/v است ، یعنی چگالی برابر با جرم تقسیم بر حجم است. اما چگالی قدرت و چگالی انرژی لیزر متفاوت است ، در اینجا به جای حجم توسط منطقه تقسیم می شود. قدرت همچنین تماس ما با مقادیر فیزیکی زیادی است ، زیرا ما هر روز از برق استفاده می کنیم ، برق شامل برق خواهد شد ، واحد استاندارد بین المللی قدرت W است ، یعنی J/S ، نسبت واحد انرژی و زمان ، واحد استاندارد بین المللی انرژی J. است. چگالی w/m2 است ، و درمیدان لیزر، از آنجا که منطقه نقطه تابش لیزر کاملاً اندک است ، بنابراین به طور کلی از w/cm2 به عنوان یک واحد استفاده می شود. چگالی انرژی از مفهوم زمان ، ترکیب انرژی و تراکم خارج می شود و واحد J/cm2 است. به طور معمول ، لیزرهای مداوم با استفاده از چگالی قدرت توصیف می شوند ، در حالی کهلیزرهای پالسبا استفاده از هم چگالی قدرت و هم چگالی انرژی توصیف شده است.

هنگامی که لیزر عمل می کند ، چگالی قدرت معمولاً تعیین می کند که آیا آستانه از بین بردن یا تخریب یا سایر مواد بازیگری حاصل می شود. آستانه مفهومی است که اغلب هنگام مطالعه تعامل لیزرها با ماده ظاهر می شود. برای مطالعه پالس کوتاه (که می تواند به عنوان مرحله ایالات متحده در نظر گرفته شود) ، پالس فوق العاده کوتاه (که می تواند به عنوان مرحله NS در نظر گرفته شود) و حتی مواد تعامل لیزر فوق العاده سریع (مرحله PS و FS) ، محققان اولیه معمولاً مفهوم چگالی انرژی را اتخاذ می کنند. این مفهوم ، در سطح تعامل ، نشان دهنده انرژی عمل بر روی هدف در منطقه واحد است ، در مورد لیزر در همان سطح ، این بحث از اهمیت بیشتری برخوردار است.

همچنین آستانه ای برای چگالی انرژی تزریق تک پالس وجود دارد. این همچنین مطالعه تعامل با ماده لیزر را پیچیده تر می کند. با این حال ، تجهیزات آزمایشی امروز به طور مداوم در حال تغییر است ، انواع عرض پالس ، انرژی تک پالس ، فرکانس تکرار و سایر پارامترها به طور مداوم در حال تغییر هستند ، و حتی باید خروجی واقعی لیزر را در یک نوسانات انرژی پالس در مورد چگالی انرژی برای اندازه گیری در نظر بگیرید ، ممکن است خیلی خشن باشد. به طور کلی ، می توان آن را تقریباً در نظر گرفت که دچار افزایش سن و دقتی است که از زمان انسداد انرژی تقسیم شده است. با این حال ، بدیهی است که شکل موج واقعی لیزر ممکن است مستطیل شکل ، موج مربع یا حتی زنگ یا گاوسی نباشد و برخی از آنها توسط خواص خود لیزر تعیین می شوند که شکل بیشتری دارد.

عرض پالس معمولاً با عرض نیمه ارتفاع ارائه شده توسط اسیلوسکوپ (Full اوج نیمه عرض FWHM) داده می شود ، که باعث می شود ما مقدار چگالی قدرت را از چگالی انرژی محاسبه کنیم ، که زیاد است. نیمی از ارتفاع و عرض مناسب تر باید توسط انتگرال ، نیمی از ارتفاع و عرض محاسبه شود. هیچ تحقیق مفصلی در مورد اینکه آیا یک استاندارد ظریف مناسب برای دانستن وجود ندارد ، وجود ندارد. برای خود چگالی قدرت ، هنگام انجام محاسبات ، معمولاً می توان از یک انرژی پالس منفرد برای محاسبه استفاده کرد ، یک پالس انرژی واحد/عرض پالس/نقطه ای که نیاز به قدرت متوسط ​​فضایی دارد ، و سپس توسط 2 ، برای توزیع قله فضایی (توزیع آب فضایی ، چند برابر است. سپس با یک عبارت توزیع شعاعی ضرب شد و شما تمام شد.