Kepadatan daya dan kepadatan energi laser

Kepadatan daya dan kepadatan energi laser

Kepadatan adalah besaran fisik yang sangat kita kenal dalam kehidupan sehari-hari, kepadatan yang paling sering kita temui adalah kepadatan material, rumusnya adalah ρ=m/v, yaitu, kepadatan sama dengan massa dibagi volume. Tetapi kepadatan daya dan kepadatan energi laser berbeda, di sini dibagi dengan luas, bukan volume. Daya juga merupakan besaran fisik yang sering kita temui, karena kita menggunakan listrik setiap hari, listrik akan melibatkan daya, satuan standar internasional daya adalah W, yaitu, J/s, adalah rasio satuan energi dan waktu, satuan standar internasional energi adalah J. Jadi kepadatan daya adalah konsep penggabungan daya dan kepadatan, tetapi di sini adalah luas penyinaran titik, bukan volume, daya dibagi dengan luas titik keluaran adalah kepadatan daya, yaitu, satuan kepadatan daya adalah W/m2, dan dalammedan laserKarena area titik penyinaran laser cukup kecil, maka umumnya satuan yang digunakan adalah W/cm2. Kepadatan energi dihilangkan dari konsep waktu, menggabungkan energi dan kepadatan, dan satuannya adalah J/cm2. Biasanya, laser kontinu dijelaskan menggunakan kepadatan daya, sedangkanlaser berdenyutdijelaskan menggunakan kepadatan daya dan kepadatan energi.

Ketika laser beraksi, kepadatan daya biasanya menentukan apakah ambang batas untuk menghancurkan, mengikis, atau mempengaruhi material lainnya tercapai. Ambang batas adalah konsep yang sering muncul ketika mempelajari interaksi laser dengan materi. Untuk studi interaksi laser pulsa pendek (yang dapat dianggap sebagai tahap μs), pulsa ultra-pendek (yang dapat dianggap sebagai tahap nanodetik), dan bahkan ultra-cepat (tahap psi dan femtodetik), para peneliti awal biasanya mengadopsi konsep kepadatan energi. Konsep ini, pada tingkat interaksi, mewakili energi yang bekerja pada target per satuan luas, dalam kasus laser pada tingkat yang sama, pembahasan ini menjadi lebih penting.

Terdapat pula ambang batas untuk kepadatan energi injeksi pulsa tunggal. Hal ini juga membuat studi interaksi laser-materi menjadi lebih rumit. Namun, peralatan eksperimental saat ini terus berubah, berbagai lebar pulsa, energi pulsa tunggal, frekuensi pengulangan, dan parameter lainnya terus berubah, dan bahkan perlu mempertimbangkan keluaran aktual laser dalam fluktuasi energi pulsa dalam kasus pengukuran kepadatan energi, mungkin terlalu kasar. Secara umum, dapat dianggap secara kasar bahwa kepadatan energi dibagi dengan lebar pulsa adalah kepadatan daya rata-rata waktu (perhatikan bahwa ini adalah waktu, bukan ruang). Namun, jelas bahwa bentuk gelombang laser aktual mungkin bukan gelombang persegi panjang, gelombang persegi, atau bahkan lonceng atau Gaussian, dan beberapa ditentukan oleh sifat laser itu sendiri, yang lebih berbentuk.

Lebar pulsa biasanya diberikan oleh lebar setengah tinggi yang disediakan oleh osiloskop (lebar setengah puncak penuh FWHM), yang menyebabkan kita menghitung nilai kerapatan daya dari kerapatan energi, yang tinggi. Setengah tinggi dan lebar yang lebih tepat harus dihitung dengan integral, setengah tinggi dan lebar. Belum ada penyelidikan rinci tentang apakah ada standar nuansa yang relevan untuk mengetahuinya. Untuk kerapatan daya itu sendiri, ketika melakukan perhitungan, biasanya dimungkinkan untuk menggunakan energi pulsa tunggal untuk menghitung, energi pulsa tunggal/lebar pulsa/luas titik, yang merupakan daya rata-rata spasial, dan kemudian dikalikan dengan 2, untuk daya puncak spasial (distribusi spasial adalah distribusi Gauss, tidak perlu dilakukan seperti itu untuk top-hat), dan kemudian dikalikan dengan ekspresi distribusi radial, dan selesai.