Krêftdichtheid en enerzjydichtheid fan laser

Krêftdichtheid en enerzjydichtheid fan laser

Tichtheid is in fysike kwantiteit dêr't wy yn ús deistich libben tige bekend mei binne, de tichtheid dêr't wy it meast mei yn kontakt komme is de tichtheid fan it materiaal, de formule is ρ=m/v, dat wol sizze, tichtheid is gelyk oan massa dield troch folume. Mar de krêftdichtheid en enerzjydichtheid fan 'e laser binne oars, hjir dield troch it oerflak ynstee fan it folume. Fermogen is ek ús kontakt mei in protte fysike kwantiteiten, om't wy alle dagen elektrisiteit brûke, sil elektrisiteit krêft omfetsje, de ynternasjonale standertienheid fan krêft is W, dat wol sizze, J/s, is de ferhâlding fan enerzjy en tiidienheid, de ynternasjonale standertienheid fan enerzjy is J. Dus de krêftdichtheid is it konsept fan it kombinearjen fan krêft en tichtheid, mar hjir is it bestralingsgebiet fan 'e spot ynstee fan it folume, it krêft dield troch it oerflak fan 'e útfier spot is de krêftdichtheid, dat wol sizze, de ienheid fan krêftdichtheid is W/m2, en yn 'elaserfjild, om't it oerflak fan 'e laserbestralingsflekk frij lyts is, wurdt oer it algemien W/cm2 as in ienheid brûkt. De enerzjytichtens wurdt fuorthelle út it konsept fan tiid, wêrby't enerzjy en tichtens kombinearre wurde, en de ienheid is J/cm2. Normaal wurde trochgeande lasers beskreaun mei help fan krêfttichtens, wylstpulsearre laserswurde beskreaun mei sawol krêfttichtens as enerzjytichtens.

As de laser wurket, bepaalt de krêfttichtens meastentiids oft de drompel foar it ferneatigjen, ablearjen, of oare wurkjende materialen berikt wurdt. Drompel is in konsept dat faak foarkomt by it bestudearjen fan 'e ynteraksje fan lasers mei matearje. Foar de stúdzje fan koarte puls (dy't beskôge wurde kin as it us-stadium), ultrakoarte puls (dy't beskôge wurde kin as it ns-stadium), en sels ultrasnelle (ps- en fs-stadium) laserynteraksjematerialen, nimme iere ûndersikers meastentiids it konsept fan enerzjytichtens oan. Dit konsept, op it nivo fan ynteraksje, fertsjintwurdiget de enerzjy dy't op it doel wurket per ienheidsoppervlakte, yn it gefal fan in laser fan itselde nivo is dizze diskusje fan grutter belang.

Der is ek in drompel foar de enerzjytichtens fan ienige pulsynjeksje. Dit makket de stúdzje fan laser-materie-ynteraksje ek yngewikkelder. De eksperimintele apparatuer fan hjoed feroaret lykwols konstant, in ferskaat oan pulsbreedte, ienige pulsenerzjy, werhellingsfrekwinsje en oare parameters feroarje konstant, en sels de werklike útfier fan 'e laser moat yn rekken brocht wurde by in pulsenerzjyfluktuaasje yn it gefal fan enerzjytichtens om te mjitten, dy't te rûch kin wêze. Yn 't algemien kin rûchwei beskôge wurde dat de enerzjytichtens dield troch de pulsbreedte de tiidgemiddelde krêfttichtens is (tink derom dat it tiid is, net romte). It is lykwols dúdlik dat de werklike lasergolffoarm miskien net rjochthoekich, fjouwerkant, of sels klok- of Gaussiaansk is, en guon wurde bepaald troch de eigenskippen fan 'e laser sels, dy't mear foarme is.

De pulsbreedte wurdt meastentiids jûn troch de healhichtebreedte levere troch de oscilloskoop (folsleine peak healbreedte FWHM), wêrtroch't wy de wearde fan 'e krêftdichtheid berekkenje út 'e enerzjydichtheid, dy't heech is. De mear geskikte healhichte en breedte moat wurde berekkene troch de yntegraal, healhichte en breedte. Der is gjin detaillearre ûndersyk dien nei oft der in relevante nuânsestandert is om te witten. Foar de krêftdichtheid sels, by it dwaan fan berekkeningen, is it meastentiids mooglik om in inkele pulsenerzjy te brûken om te berekkenjen, in inkele pulsenerzjy/pulsbreedte/spotgebiet, dat is it romtlike gemiddelde fermogen, en dan fermannichfâldige mei 2, foar it romtlike peakfermogen (de romtlike ferdieling is Gauss-ferdieling is sa'n behanneling, top-hat hoecht dat net te dwaan), en dan fermannichfâldige mei in radiale ferdielingsútdrukking, en jo binne klear.