Kepadatan daya dan kepadatan energi laser

Kepadatan daya dan kepadatan energi laser

Kepadatan adalah kuantitas fisik yang sangat kita kenal dalam kehidupan sehari-hari, kepadatan yang paling sering kita sentuh adalah kepadatan material, rumusnya adalah ρ = m / v, yaitu, kepadatan sama dengan massa dibagi dengan volume. Namun, kepadatan daya dan kepadatan energi laser berbeda, di sini dibagi dengan luas, bukan volume. Daya juga merupakan kontak kita dengan banyak kuantitas fisik, karena kita menggunakan listrik setiap hari, listrik akan melibatkan daya, satuan standar internasional untuk daya adalah W, yaitu, J / s, adalah rasio energi dan satuan waktu, satuan standar internasional untuk energi adalah J. Jadi kepadatan daya adalah konsep menggabungkan daya dan kepadatan, tetapi di sini adalah area iradiasi titik daripada volume, daya dibagi dengan luas titik keluaran adalah kepadatan daya, yaitu, satuan kepadatan daya adalah W / m2, dan dalammedan laserKarena luas titik iradiasi laser cukup kecil, umumnya W/cm² digunakan sebagai satuan. Kerapatan energi dihilangkan dari konsep waktu, dengan menggabungkan energi dan kerapatan, sehingga satuannya adalah J/cm². Biasanya, laser kontinu dijelaskan menggunakan kerapatan daya, sementaralaser berdenyutdijelaskan menggunakan kerapatan daya dan kerapatan energi.

Ketika laser beraksi, kerapatan daya biasanya menentukan tercapainya ambang batas penghancuran, ablasi, atau material lain yang beraksi. Ambang batas adalah konsep yang sering muncul ketika mempelajari interaksi laser dengan materi. Untuk studi material interaksi laser pulsa pendek (yang dapat dianggap sebagai tahap us), pulsa ultra-pendek (yang dapat dianggap sebagai tahap ns), dan bahkan ultra-cepat (tahap ps dan fs), para peneliti awal biasanya mengadopsi konsep kerapatan energi. Konsep ini, pada tingkat interaksi, merepresentasikan energi yang bekerja pada target per satuan luas. Dalam kasus laser dengan tingkat yang sama, pembahasan ini menjadi lebih penting.

Terdapat pula ambang batas untuk kerapatan energi injeksi pulsa tunggal. Hal ini juga membuat studi interaksi laser-materi menjadi lebih rumit. Namun, peralatan eksperimen saat ini terus berubah, dengan beragam lebar pulsa, energi pulsa tunggal, frekuensi pengulangan, dan parameter lainnya yang terus berubah. Bahkan, fluktuasi energi pulsa dalam hal kerapatan energi perlu dipertimbangkan untuk keluaran laser yang sebenarnya. Pengukuran kerapatan energi mungkin terlalu kasar. Secara umum, kerapatan energi dibagi dengan lebar pulsa dapat dianggap sebagai kerapatan daya rata-rata waktu (perhatikan bahwa ini adalah waktu, bukan ruang). Namun, jelas bahwa bentuk gelombang laser yang sebenarnya mungkin tidak berbentuk 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 (FWHM setengah lebar puncak penuh), 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 terperinci tentang apakah ada standar nuansa yang relevan untuk mengetahuinya. Untuk kerapatan daya itu sendiri, saat melakukan perhitungan, biasanya dimungkinkan untuk menggunakan energi pulsa tunggal untuk menghitung, energi pulsa tunggal/lebar pulsa/area titik, yang merupakan daya rata-rata spasial, dan kemudian dikalikan dengan 2, untuk daya puncak spasial (distribusi spasial adalah distribusi Gauss adalah perawatan seperti itu, top-hat tidak perlu melakukannya), dan kemudian dikalikan dengan ekspresi distribusi radial, Dan selesai.