Vermogensdichtheid en energiedichtheid van laser
Dichtheid is een fysieke grootheid waarmee we in ons dagelijks leven zeer vertrouwd zijn. De dichtheid waarmee we het meest in contact komen is de dichtheid van het materiaal. De formule is ρ=m/v, dat wil zeggen dat de dichtheid gelijk is aan de massa gedeeld door het volume. Maar de vermogensdichtheid en energiedichtheid van de laser zijn verschillend, hier gedeeld door het gebied in plaats van door het volume. Macht is ook ons contact met veel fysieke grootheden, omdat we elke dag elektriciteit gebruiken. Bij elektriciteit is ook macht betrokken. De internationale standaardeenheid voor macht is W, dat wil zeggen J/s, de verhouding tussen energie en tijdseenheid, de De internationale standaardeenheid voor energie is J. De vermogensdichtheid is dus het concept van het combineren van vermogen en dichtheid, maar hier is het bestralingsoppervlak van de spot in plaats van het volume. Het vermogen gedeeld door het uitgangsspotoppervlak is de vermogensdichtheid, dat wil zeggen , de eenheid van vermogensdichtheid is W/m2, en in delaserveld, omdat het laserbestralingspuntgebied vrij klein is, dus wordt doorgaans W/cm2 als eenheid gebruikt. De energiedichtheid wordt verwijderd uit het concept van tijd, waarbij energie en dichtheid worden gecombineerd, en de eenheid is J/cm2. Normaal gesproken worden continue lasers beschreven met behulp van vermogensdichtheidgepulseerde lasersworden beschreven met behulp van zowel vermogensdichtheid als energiedichtheid.
Wanneer de laser in werking treedt, bepaalt de vermogensdichtheid gewoonlijk of de drempel voor het vernietigen, of ableren, of andere werkende materialen wordt bereikt. Drempel is een concept dat vaak voorkomt bij het bestuderen van de interactie van lasers met materie. Voor de studie van korte puls (die kan worden beschouwd als het Amerikaanse stadium), ultrakorte puls (die kan worden beschouwd als het ns-stadium) en zelfs ultrasnelle (ps- en fs-stadium) laserinteractiematerialen, hebben vroege onderzoekers meestal het concept van energiedichtheid overnemen. Dit concept vertegenwoordigt op het niveau van interactie de energie die op het doel inwerkt per oppervlakte-eenheid. In het geval van een laser van hetzelfde niveau is deze discussie van groter belang.
Er is ook een drempel voor de energiedichtheid van injectie met enkele puls. Dit maakt ook de studie van de interactie tussen laser en materie ingewikkelder. De huidige experimentele apparatuur verandert echter voortdurend, een verscheidenheid aan pulsbreedte, enkele pulsenergie, herhalingsfrequentie en andere parameters veranderen voortdurend, en moeten zelfs rekening houden met de werkelijke output van de laser in een pulsenergiefluctuaties in het geval van energiedichtheid om te meten kan te ruw zijn. Over het algemeen kan grofweg worden aangenomen dat de energiedichtheid gedeeld door de pulsbreedte de tijdsgemiddelde vermogensdichtheid is (merk op dat het tijd is, en geen ruimte). Het is echter duidelijk dat de werkelijke lasergolfvorm mogelijk niet rechthoekig, blokgolf of zelfs klokvormig of Gaussiaans is, en sommige worden bepaald door de eigenschappen van de laser zelf, die meer gevormd is.
De pulsbreedte wordt meestal gegeven door de halve hoogtebreedte die door de oscilloscoop wordt geleverd (volledige piek halve breedte FWHM), waardoor we de waarde van de vermogensdichtheid berekenen op basis van de energiedichtheid, die hoog is. De meest geschikte halve hoogte en breedte moet worden berekend door de integraal, halve hoogte en breedte. Er is geen gedetailleerd onderzoek gedaan naar de vraag of er een relevante nuancestandaard bestaat om dit te weten. Voor de vermogensdichtheid zelf is het bij het uitvoeren van berekeningen meestal mogelijk om een enkele pulsenergie te gebruiken om een enkele pulsenergie/pulsbreedte/spotoppervlak te berekenen. , wat het ruimtelijke gemiddelde vermogen is, en vervolgens vermenigvuldigd met 2, voor het ruimtelijke piekvermogen (de ruimtelijke verdeling is de Gauss-verdeling is zo'n behandeling, hoge hoed hoeft dit niet te doen), en vervolgens vermenigvuldigd met een radiale distributie-uitdrukking , En je bent klaar.
Posttijd: 12 juni 2024