Плотность мощности и плотность энергии лазера
Плотность — это физическая величина, с которой мы хорошо знакомы в нашей повседневной жизни. Плотность, с которой мы чаще всего контактируем, — это плотность материала, формула ρ = m/v, то есть плотность равна массе, разделенной на объем. Но плотность мощности и плотность энергии лазера различны, здесь они делятся на площадь, а не на объем. Мощность также является нашим контактом со многими физическими величинами, поскольку мы используем электричество каждый день, электричество включает в себя мощность, международной стандартной единицей мощности является Вт, то есть Дж/с, это соотношение энергии и единицы времени, Международная стандартная единица энергии - Дж. Таким образом, плотность мощности - это концепция объединения мощности и плотности, но здесь речь идет об площади облучения пятна, а не об объеме, мощность, разделенная на площадь выходного пятна, - это плотность мощности, то есть , единица плотности мощности – Вт/м2, а влазерное поле, поскольку площадь пятна лазерного облучения довольно мала, поэтому в качестве единицы измерения обычно используется Вт/см2. Плотность энергии выводится из понятия времени, объединяя энергию и плотность, и измеряется единицей Дж/см2. Обычно лазеры непрерывного действия описываются с использованием плотности мощности, аимпульсные лазерыописываются с использованием как плотности мощности, так и плотности энергии.
При воздействии лазера плотность мощности обычно определяет, будет ли достигнут порог разрушения, или абляции, или других действующих материалов. Порог — понятие, которое часто возникает при изучении взаимодействия лазеров с веществом. Для изучения материалов с короткими импульсами (которые можно рассматривать как этап США), ультракороткими импульсами (которые можно рассматривать как этапы нс) и даже сверхбыстрыми (стадии пс и фс) лазерного взаимодействия ранние исследователи обычно принять концепцию плотности энергии. Это понятие на уровне взаимодействия представляет собой энергию, действующую на цель на единицу площади, в случае лазера того же уровня это обсуждение имеет большее значение.
Существует также порог плотности энергии одиночного импульса инжекции. Это также усложняет исследование взаимодействия лазера с веществом. Однако современное экспериментальное оборудование постоянно меняется, постоянно меняются различные ширины импульса, энергия одиночного импульса, частота повторения и другие параметры, и даже необходимо учитывать фактическую мощность лазера при флуктуациях энергии импульса в случае плотности энергии. для измерения может быть слишком грубым. Обычно можно грубо считать, что плотность энергии, деленная на ширину импульса, представляет собой среднюю по времени плотность мощности (обратите внимание, что это время, а не пространство). Однако очевидно, что фактическая форма лазерного сигнала может не быть прямоугольной, прямоугольной или даже колоколообразной или гауссовой, а некоторые из них определяются свойствами самого лазера, который имеет более форму.
Ширина импульса обычно определяется шириной полувысоты, предоставляемой осциллографом (полная пиковая полуширина на полувысоте), что заставляет нас рассчитывать значение плотности мощности на основе плотности энергии, которая высока. Более подходящие половинные высота и ширина должны рассчитываться как интеграл половинной высоты и ширины. Не проводилось подробного исследования того, существует ли соответствующий стандарт знания нюансов. Что касается самой плотности мощности, при выполнении расчетов обычно можно использовать для расчета энергию одного импульса, энергию одного импульса/ширину импульса/площадь пятна. , что представляет собой среднюю пространственную мощность, а затем умножается на 2 для получения пространственной пиковой мощности (пространственное распределение представляет собой распределение Гаусса, это такая обработка, в цилиндре этого делать не нужно), а затем умножается на выражение радиального распределения , И все готово.
Время публикации: 12 июня 2024 г.