Лазердің қуат тығыздығы және энергия тығыздығы
Тығыздық - бұл күнделікті өмірімізде өте таныс физикалық шама, біз ең көп жанасатын тығыздық - материалдың тығыздығы, формуласы ρ=m/v, яғни тығыздық массаның көлемге бөлінуіне тең. Бірақ лазердің қуат тығыздығы мен энергия тығыздығы әртүрлі, мұнда көлемге емес, ауданға бөлінеді. Қуат сонымен қатар көптеген физикалық шамалармен жанасуымыз, себебі біз күн сайын электр энергиясын пайдаланамыз, электр қуатын қамтиды, халықаралық стандартты қуат бірлігі - Вт, яғни Дж/с, энергия мен уақыт бірлігінің қатынасы, халықаралық стандартты энергия бірлігі - Дж. Сонымен, қуат тығыздығы - қуат пен тығыздықты біріктіру тұжырымдамасы, бірақ мұнда көлем емес, нүктенің сәулелену ауданы, қуаттың шығыс нүктесінің ауданына бөлінуі - қуат тығыздығы, яғни қуат тығыздығының бірлігі - Вт/м2, аллазер өрісі, себебі лазерлік сәулелену нүктесінің ауданы өте кішкентай, сондықтан әдетте бірлік ретінде Вт/см2 қолданылады. Энергия тығыздығы уақыт ұғымынан алынып тасталады, энергия мен тығыздық біріктіріледі және бірлік Дж/см2 болып табылады. Әдетте, үздіксіз лазерлер қуат тығыздығын пайдаланып сипатталады, алимпульсті лазерлерқуат тығыздығы мен энергия тығыздығының екеуін де пайдаланып сипатталады.
Лазер әсер еткенде, қуат тығыздығы әдетте басқа әсер ететін материалдарды жою, абляциялау немесе басқа әсер ететін материалдарды жою шегіне жеткенін анықтайды. Шектік нүкте - лазерлердің материямен әрекеттесуін зерттеген кезде жиі пайда болатын ұғым. Қысқа импульсті (us сатысы деп санауға болады), ультра қысқа импульсті (ns сатысы деп санауға болады) және тіпті ультра жылдам (ps және fs сатысы) лазерлік өзара әрекеттесу материалдарын зерттеу үшін алғашқы зерттеушілер әдетте энергия тығыздығы ұғымын қабылдайды. Бұл ұғым, өзара әрекеттесу деңгейінде, нысанаға бірлік ауданға әсер ететін энергияны білдіреді, сол деңгейдегі лазер жағдайында бұл талқылаудың маңызы зор.
Бір импульсті инъекцияның энергия тығыздығының шегі де бар. Бұл лазер-материя өзара әрекеттесуін зерттеуді де күрделендіреді. Дегенмен, бүгінгі тәжірибелік жабдықтар үнемі өзгеріп отырады, импульс ені, бір импульсті энергия, қайталану жиілігі және басқа да параметрлер үнемі өзгеріп отырады, тіпті импульстік энергия ауытқуы жағдайында лазердің нақты шығысын ескеру қажет, бұл тым шамамен болуы мүмкін. Жалпы алғанда, энергия тығыздығын импульс еніне бөлу уақыт бойынша орташа қуат тығыздығы деп шамамен есептеуге болады (бұл уақыт екенін ескеріңіз, кеңістік емес). Дегенмен, нақты лазер толқынының формасы тікбұрышты, шаршы толқын немесе тіпті қоңырау немесе Гаусс болмауы мүмкін екені анық, ал кейбіреулері лазердің өзінің қасиеттерімен анықталады, ол пішіндірек.
Импульс ені әдетте осциллограф ұсынған жартылай биіктік енімен (толық шыңның жартылай енді FWHM) беріледі, бұл бізге қуат тығыздығының мәнін энергия тығыздығынан есептеуге мәжбүр етеді, ол жоғары. Жартылай биіктік пен ен интеграл, жартылай биіктік және ен арқылы есептелуі керек. Білу үшін тиісті нюанс стандарты бар-жоғы туралы егжей-тегжейлі зерттеу болған жоқ. Қуат тығыздығының өзі үшін есептеулер жүргізген кезде, әдетте бір импульс энергиясын есептеу үшін пайдалануға болады, бір импульс энергиясын/импульс енін/нүкте ауданын, ол кеңістіктік орташа қуатты, содан кейін кеңістіктік шың қуаты үшін 2-ге көбейтеді (кеңістіктік таралу Гаусс таралуы болып табылады, бұл өңдеудің қажеті жоқ), содан кейін радиалды таралу өрнегіне көбейтеді, Міне, болды.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 12 маусым