Hustota výkonu a hustota energie laseru

Hustota výkonu a hustota energie laseru

Hustota je fyzikálna veličina, s ktorou sa v každodennom živote veľmi dobre stretávame. Hustota, s ktorou sa najčastejšie stretávame, je hustota materiálu. Vzorec je ρ=m/v, čo znamená, že hustota sa rovná hmotnosti delenej objemom. Hustota výkonu a hustota energie laseru sa však líšia, tu delené plochou, nie objemom. Výkon je tiež náš kontakt s mnohými fyzikálnymi veličinami, pretože elektrinu používame každý deň. Elektrina zahŕňa výkon. Medzinárodná štandardná jednotka výkonu je W, čo znamená J/s, čo je pomer energie a času. Medzinárodná štandardná jednotka energie je J. Hustota výkonu je teda koncept kombinácie výkonu a hustoty, ale tu ide o ožarovaciu plochu bodu, nie o objem. Výkon delený výstupnou plochou bodu je hustota výkonu, čo znamená, že jednotka hustoty výkonu je W/m2.laserové pole, pretože plocha laserového ožarovania je pomerne malá, preto sa ako jednotka všeobecne používa W/cm2. Hustota energie sa vylučuje z pojmu času, kombinuje energiu a hustotu a jednotkou je J/cm2. Kontinuálne lasery sa zvyčajne opisujú pomocou hustoty výkonu, zatiaľ čopulzné laserysú opísané pomocou hustoty výkonu aj hustoty energie.

Keď laser pôsobí, hustota výkonu zvyčajne určuje, či sa dosiahne prahová hodnota pre zničenie, abláciu alebo iné pôsobiace materiály. Prahová hodnota je koncept, ktorý sa často objavuje pri štúdiu interakcie laserov s hmotou. Pri štúdiu materiálov s krátkym impulzom (ktorý možno považovať za fázu US), ultrakrátkym impulzom (ktorý možno považovať za fázu ns) a dokonca aj ultrarýchlymi (fáza ps a fs) laserovými interakciami, raní výskumníci zvyčajne používajú koncept hustoty energie. Tento koncept na úrovni interakcie predstavuje energiu pôsobiacu na cieľ na jednotku plochy. V prípade lasera rovnakej úrovne má táto diskusia väčší význam.

Existuje tiež prahová hodnota pre hustotu energie vstrekovaného jedného impulzu. To tiež komplikuje štúdium interakcie laseru s hmotou. Dnešné experimentálne zariadenia sa však neustále menia, rôzne šírky impulzu, energia jedného impulzu, opakovacia frekvencia a ďalšie parametre sa neustále menia a dokonca aj potreba zohľadniť skutočný výkon laseru pri kolísaní energie impulzu v prípade merania hustoty energie môže byť príliš približná. Vo všeobecnosti sa dá zhruba predpokladať, že hustota energie delená šírkou impulzu je priemerná hustota výkonu v čase (treba poznamenať, že ide o čas, nie priestor). Je však zrejmé, že skutočný priebeh laseru nemusí byť obdĺžnikový, štvorcový, ani zvonovitý alebo Gaussovský, a niektoré sú určené vlastnosťami samotného laseru, ktorý má skôr tvar.

Šírka impulzu je zvyčajne daná šírkou polovičnej výšky poskytovanou osciloskopom (polovičná šírka plného vrcholu FWHM), čo nás núti vypočítať hodnotu hustoty výkonu z hustoty energie, ktorá je vysoká. Vhodnejšia polovičná výška a šírka by sa mali vypočítať pomocou integrálu, polovičnej výšky a šírky. Neexistuje žiadny podrobný prieskum, či existuje relevantný štandard nuansy na ich pochopenie. Pre samotnú hustotu výkonu je pri výpočtoch zvyčajne možné použiť na výpočet energiu jedného impulzu, energiu jedného impulzu/šírku impulzu/plochu bodu, čo je priestorový priemerný výkon, a potom vynásobiť číslom 2 pre priestorový špičkový výkon (priestorové rozloženie je Gaussovo rozloženie, top-hat to nemusí robiť) a potom vynásobiť výrazom radiálneho rozloženia a máte hotovo.