Lazerio galios tankis ir energijos tankis
Tankis yra fizikinis dydis, su kuriuo esame labai gerai susipažinę kasdieniame gyvenime. Tankis, su kuriuo dažniausiai liečiamės, yra medžiagos tankis, kurio formulė yra ρ = m/v, tai yra, tankis lygus masei, padalytai iš tūrio. Tačiau lazerio galios tankis ir energijos tankis skiriasi, čia jie dalijami iš ploto, o ne iš tūrio. Galia taip pat yra mūsų sąlytis su daugeliu fizikinių dydžių, nes mes kasdien naudojame elektrą, elektra apima galią, tarptautinis standartinis galios vienetas yra W, tai yra J/s, yra energijos ir laiko vieneto santykis, tarptautinis standartinis energijos vienetas yra J. Taigi galios tankis yra galios ir tankio derinio sąvoka, tačiau čia yra taško apšvitinimo plotas, o ne tūris, galia, padalyta iš išėjimo taško ploto, yra galios tankis, tai yra, galios tankio vienetas yra W/m2, o...lazerio laukas, nes lazerio spinduliuotės taško plotas yra gana mažas, todėl paprastai kaip vienetas naudojamas W/cm2. Energijos tankis yra pašalinamas iš laiko sąvokos, sujungiant energiją ir tankį, o vienetas yra J/cm2. Paprastai nuolatiniai lazeriai apibūdinami naudojant galios tankį, oimpulsiniai lazeriaiaprašomi naudojant tiek galios tankį, tiek energijos tankį.
Kai lazeris veikia, galios tankis paprastai lemia, ar pasiekiama sunaikinimo, abliacijos ar kitų veikiančių medžiagų riba. Ribinė riba yra sąvoka, kuri dažnai pasitaiko tiriant lazerių sąveiką su medžiaga. Tiriant trumpų impulsų (kuriuos galima laikyti us stadija), itin trumpų impulsų (kuriuos galima laikyti ns stadija) ir net itin greitų (ps ir fs stadijų) lazerio sąveikos medžiagas, ankstyvieji tyrėjai paprastai taiko energijos tankio sąvoką. Ši sąvoka sąveikos lygmenyje atspindi energiją, veikiančią taikinį ploto vienete, o to paties lygio lazerio atveju ši diskusija yra svarbesnė.
Taip pat yra nustatyta vieno impulso injekcijos energijos tankio riba. Tai apsunkina lazerio ir medžiagos sąveikos tyrimą. Tačiau šiuolaikinė eksperimentinė įranga nuolat keičiasi, impulso plotis, vieno impulso energija, pasikartojimo dažnis ir kiti parametrai nuolat kinta, ir net atsižvelgiant į faktinę lazerio išėjimo galią impulso energijos svyravimų atveju, energijos tankio matavimas gali būti pernelyg grubus. Apskritai galima teigti, kad energijos tankis, padalytas iš impulso pločio, yra vidutinis galios tankis laike (atkreipkite dėmesį, kad tai laikas, o ne erdvė). Tačiau akivaizdu, kad tikroji lazerio bangos forma nebūtinai turi būti stačiakampė, kvadratinė, varpo ar Gauso bangos forma, o kai kurias iš jų lemia paties lazerio savybės, kuris yra labiau suformuotas.
Impulso plotis paprastai nurodomas osciloskopo pateiktu pusės aukščio pločiu (pilno piko pusės pločio FWHM), todėl galios tankio vertę apskaičiuojame pagal energijos tankį, kuris yra didelis. Tinkamesnė pusė aukščio ir pusė pločio turėtų būti apskaičiuojami pagal integralą, pusę aukščio ir pusę pločio. Nebuvo atlikta išsamaus tyrimo, ar yra atitinkamas niuansų standartas, kaip tai žinoti. Atliekant skaičiavimus pačiam galios tankiui, paprastai galima naudoti vieno impulso energiją, vieno impulso energiją / impulso plotį / taško plotą, kuris yra erdvinė vidutinė galia, o tada padauginti iš 2, kad gautume erdvinę didžiausios galios reikšmę (erdvinis pasiskirstymas yra Gauso pasiskirstymas yra toks apdorojimas, to nereikia daryti), o tada padauginti iš radialinio pasiskirstymo išraiškos. Ir viskas.
Įrašo laikas: 2024 m. birželio 12 d.