Densidade de potencia e densidade de enerxía do láser

Densidade de potencia e densidade de enerxía do láser

A densidade é unha magnitude física coa que estamos moi familiarizados na nosa vida diaria. A densidade coa que máis entramos en contacto é a densidade do material. A fórmula é ρ=m/v, é dicir, a densidade é igual á masa dividida polo volume. Pero a densidade de potencia e a densidade de enerxía do láser son diferentes, aquí divididas pola área en lugar do volume. A potencia tamén é o noso contacto con moitas magnitudes físicas. Como usamos electricidade todos os días, a electricidade implica potencia. A unidade estándar internacional de potencia é W, é dicir, J/s, é a relación entre a unidade de enerxía e a unidade de tempo. A unidade estándar internacional de enerxía é J. Polo tanto, a densidade de potencia é o concepto de combinar potencia e densidade, pero aquí é a área de irradiación do punto en lugar do volume. A potencia dividida pola área do punto de saída é a densidade de potencia, é dicir, a unidade de densidade de potencia é W/m2.campo láser, debido a que a área do punto de irradiación láser é bastante pequena, polo que xeralmente úsase W/cm2 como unidade. A densidade de enerxía elimínase do concepto de tempo, combinando enerxía e densidade, e a unidade é J/cm2. Normalmente, os láseres continuos descríbense usando a densidade de potencia, mentres queláseres pulsadosdescríbense empregando tanto a densidade de potencia como a densidade de enerxía.

Cando o láser actúa, a densidade de potencia adoita determinar se se alcanza o limiar para destruír, ablacionar ou outros materiais actuantes. O limiar é un concepto que aparece a miúdo ao estudar a interacción dos láseres coa materia. Para o estudo de materiais de interacción láser de pulso curto (que se pode considerar como a etapa us), pulso ultracurto (que se pode considerar como a etapa ns) e mesmo ultrarrápido (etapa ps e fs), os primeiros investigadores adoitan adoptar o concepto de densidade de enerxía. Este concepto, ao nivel de interacción, representa a enerxía que actúa sobre o obxectivo por unidade de área; no caso dun láser do mesmo nivel, esta discusión é de maior importancia.

Tamén existe un limiar para a densidade de enerxía da inxección dun só pulso. Isto tamén complica o estudo da interacción láser-materia. Non obstante, os equipos experimentais actuais cambian constantemente, e unha variedade de anchos de pulso, enerxía dun só pulso, frecuencia de repetición e outros parámetros cambian constantemente, e mesmo é necesario considerar a saída real do láser nun pulso, as flutuacións de enerxía no caso da densidade de enerxía para medir poden ser demasiado aproximadas. En xeral, pódese considerar aproximadamente que a densidade de enerxía dividida polo ancho de pulso é a densidade de potencia media no tempo (teña en conta que é tempo, non espazo). Non obstante, é obvio que a forma de onda real do láser pode non ser rectangular, de onda cadrada ou mesmo de campá ou gaussiana, e algunhas están determinadas polas propiedades do propio láser, que ten unha forma máis pronunciada.

O ancho do pulso adoita darse polo ancho de media altura proporcionado polo osciloscopio (FWHM de media altura de pico completo), o que nos leva a calcular o valor da densidade de potencia a partir da densidade de enerxía, que é alta. A media altura e o ancho máis axeitados deberían calcularse mediante a integral, a metade da altura e o ancho. Non se investigou en detalle se existe un estándar de matices relevante para sabelo. Para a propia densidade de potencia, ao facer cálculos, normalmente é posible usar unha única enerxía de pulso para calcular, unha única enerxía de pulso/ancho de pulso/área de punto, que é a potencia media espacial, e despois multiplicar por 2, para a potencia de pico espacial (a distribución espacial é a distribución de Gauss é un tratamento deste tipo, o sombreiro de copa non necesita facelo) e despois multiplicar por unha expresión de distribución radial, e xa está.