Densità di potenza e densità di energia del laser
La densità è una quantità fisica con cui abbiamo molta familiarità nella nostra vita quotidiana, la densità con cui entriamo maggiormente in contatto è la densità del materiale, la formula è ρ=m/v, cioè la densità è uguale alla massa divisa per il volume. Ma la densità di potenza e la densità di energia del laser sono diverse, qui divise per l'area anziché per il volume. La potenza è anche il nostro contatto con molte quantità fisiche, poiché usiamo elettricità ogni giorno, l'elettricità coinvolgerà potenza, l'unità di potenza standard internazionale è W, cioè J/s, è il rapporto tra energia e unità di tempo, il l'unità di energia standard internazionale è J. Quindi la densità di potenza è il concetto di combinazione di potenza e densità, ma qui è l'area di irradiazione dello spot anziché il volume, la potenza divisa per l'area dello spot di uscita è la densità di potenza, ovvero , l'unità di densità di potenza è W/m2, e incampo laser, poiché l'area del punto di irradiazione laser è piuttosto piccola, quindi generalmente viene utilizzato W/cm2 come unità. La densità energetica viene rimossa dal concetto di tempo, combinando energia e densità, e l'unità è J/cm2. Normalmente, i laser continui vengono descritti utilizzando la densità di potenza, mentrelaser pulsatisono descritti utilizzando sia la densità di potenza che la densità di energia.
Quando il laser agisce, la densità di potenza determina solitamente se viene raggiunta la soglia per la distruzione, l'ablazione o altri materiali attivi. La soglia è un concetto che appare spesso quando si studia l'interazione dei laser con la materia. Per lo studio degli impulsi brevi (che possono essere considerati come lo stadio us), degli impulsi ultracorti (che possono essere considerati come lo stadio ns) e persino dei materiali di interazione laser ultraveloci (stadi ps e fs), i primi ricercatori di solito adottare il concetto di densità energetica. Questo concetto, a livello di interazione, rappresenta l'energia agente sul bersaglio per unità di superficie, nel caso di un laser di pari livello questo discorso assume maggiore rilevanza.
Esiste anche una soglia per la densità di energia dell'iniezione a impulso singolo. Ciò rende anche più complicato lo studio dell’interazione laser-materia. Tuttavia, le apparecchiature sperimentali odierne cambiano costantemente, una varietà di larghezze di impulso, energia di impulso singolo, frequenza di ripetizione e altri parametri cambiano costantemente e persino è necessario considerare l'uscita effettiva del laser nelle fluttuazioni di energia di impulso nel caso della densità di energia da misurare, potrebbe essere troppo approssimativo. In generale, si può considerare approssimativamente che la densità di energia divisa per l'ampiezza dell'impulso sia la densità di potenza media nel tempo (si noti che è tempo, non spazio). Tuttavia, è ovvio che la forma d'onda effettiva del laser potrebbe non essere rettangolare, quadra o addirittura a campana o gaussiana, e alcune sono determinate dalle proprietà del laser stesso, che è più sagomato.
L'ampiezza dell'impulso è solitamente data dalla larghezza di mezza altezza fornita dall'oscilloscopio (FWHM a mezza larghezza di picco completo), che ci fa calcolare il valore della densità di potenza dalla densità di energia, che è alta. La metà altezza e larghezza più appropriate devono essere calcolate mediante l'integrale, metà altezza e larghezza. Non è stata condotta un'indagine dettagliata sull'esistenza di uno standard di sfumatura rilevante da conoscere. Per la densità di potenza stessa, quando si eseguono calcoli, di solito è possibile utilizzare un'energia di impulso singolo per calcolare, una singola energia di impulso/larghezza di impulso/area del punto , che è la potenza media spaziale, quindi moltiplicata per 2, per la potenza di picco spaziale (la distribuzione spaziale è la distribuzione di Gauss è un trattamento di questo tipo, il cappello a cilindro non è necessario farlo), quindi moltiplicata per un'espressione di distribuzione radiale , E il gioco è fatto.
Orario di pubblicazione: 12 giugno 2024