Densitat de potència i densitat d'energia del làser

Densitat de potència i densitat d'energia del làser

La densitat és una magnitud física amb la qual estem molt familiaritzats en la nostra vida diària. La densitat amb què entrem en contacte més és la densitat del material. La fórmula és ρ=m/v, és a dir, la densitat és igual a la massa dividida pel volum. Però la densitat de potència i la densitat d'energia del làser són diferents, aquí dividides per l'àrea en lloc del volum. La potència també és el nostre contacte amb moltes magnituds físiques. Com que fem servir electricitat cada dia, l'electricitat implica potència. La unitat estàndard internacional de potència és W, és a dir, J/s, és la relació entre l'energia i la unitat de temps. La unitat estàndard internacional d'energia és J. Així doncs, la densitat de potència és el concepte de combinar potència i densitat, però aquí és l'àrea d'irradiació del punt en lloc del volum. La potència dividida per l'àrea del punt de sortida és la densitat de potència, és a dir, la unitat de densitat de potència és W/m2.camp làser, com que l'àrea del punt d'irradiació làser és força petita, generalment s'utilitza W/cm2 com a unitat. La densitat d'energia s'elimina del concepte de temps, combinant energia i densitat, i la unitat és J/cm2. Normalment, els làsers continus es descriuen utilitzant la densitat de potència, mentre quelàsers pulsatses descriuen utilitzant tant la densitat de potència com la densitat d'energia.

Quan el làser actua, la densitat de potència sol determinar si s'assoleix el llindar per destruir, o ablacionar, o altres materials que actuen. El llindar és un concepte que sovint apareix quan s'estudia la interacció dels làsers amb la matèria. Per a l'estudi de materials d'interacció làser de pols curt (que es pot considerar com la fase us), pols ultracurt (que es pot considerar com la fase ns) i fins i tot materials d'interacció làser ultraràpids (fase ps i fs), els primers investigadors solen adoptar el concepte de densitat d'energia. Aquest concepte, a nivell d'interacció, representa l'energia que actua sobre l'objectiu per unitat de superfície; en el cas d'un làser del mateix nivell, aquesta discussió és de més importància.

També hi ha un llindar per a la densitat d'energia de la injecció d'un sol pols. Això també fa que l'estudi de la interacció làser-matèria sigui més complicat. Tanmateix, els equips experimentals actuals canvien constantment, i una varietat d'amplada de pols, energia d'un sol pols, freqüència de repetició i altres paràmetres canvien constantment, i fins i tot cal tenir en compte la sortida real del làser en una fluctuació d'energia de pols en el cas de la densitat d'energia per mesurar, pot ser massa aproximada. En general, es pot considerar aproximadament que la densitat d'energia dividida per l'amplada de pols és la densitat de potència mitjana en el temps (tingueu en compte que és temps, no espai). Tanmateix, és obvi que la forma d'ona real del làser pot no ser rectangular, ona quadrada, o fins i tot campanar o gaussiana, i algunes estan determinades per les propietats del propi làser, que té una forma més gran.

L'amplada del pols normalment ve donada per l'amplada de mitja alçada proporcionada per l'oscil·loscopi (FWHM de mitja amplada del pic complet), cosa que ens fa calcular el valor de la densitat de potència a partir de la densitat d'energia, que és alta. La meitat d'alçada i amplada més apropiades s'han de calcular mitjançant la integral, la meitat d'alçada i l'amplada. No s'ha fet cap investigació detallada sobre si hi ha un estàndard de matisos rellevant per saber-ho. Per a la densitat de potència en si, quan es fan càlculs, normalment és possible utilitzar una sola energia de pols per calcular, una sola energia de pols/amplada de pols/àrea puntual, que és la potència mitjana espacial, i després multiplicar per 2, per a la potència màxima espacial (la distribució espacial és la distribució de Gauss és un tractament d'aquest tipus, el barret de copa no necessita fer-ho), i després multiplicar per una expressió de distribució radial, i ja està.