Kragdigtheid en energiedigtheid van laser
Digtheid is 'n fisiese hoeveelheid waarmee ons baie vertroud is in ons daaglikse lewe. Die digtheid waarmee ons die meeste in aanraking kom, is die digtheid van die materiaal. Die formule is ρ=m/v, dit wil sê, digtheid is gelyk aan massa gedeel deur volume. Maar die kragdigtheid en energiedigtheid van die laser verskil, hier gedeel deur die area eerder as die volume. Krag is ook ons kontak met baie fisiese hoeveelhede, want ons gebruik elke dag elektrisiteit. Elektrisiteit behels krag. Die internasionale standaardeenheid van krag is W, dit wil sê J/s, is die verhouding van energie en tydeenheid. Die internasionale standaardeenheid van energie is J. Dus is die kragdigtheid die konsep van die kombinasie van krag en digtheid, maar hier is die bestralingsarea van die kol eerder as die volume. Die krag gedeel deur die uitsetkolarea is die kragdigtheid. Dit wil sê, die eenheid van kragdigtheid is W/m2.laserveld, omdat die laserbestralingsvlekarea redelik klein is, word W/cm2 gewoonlik as 'n eenheid gebruik. Die energiedigtheid word verwyder van die konsep van tyd, wat energie en digtheid kombineer, en die eenheid is J/cm2. Normaalweg word kontinue lasers beskryf deur drywingsdigtheid te gebruik, terwylgepulseerde lasersword beskryf deur beide drywingsdigtheid en energiedigtheid te gebruik.
Wanneer die laser inwerk, bepaal die kragdigtheid gewoonlik of die drempel vir die vernietiging, of ablasie, van ander werkende materiale bereik word. Drempel is 'n konsep wat dikwels voorkom wanneer die interaksie van lasers met materie bestudeer word. Vir die studie van kortpuls- (wat as die us-stadium beskou kan word), ultrakortpuls- (wat as die ns-stadium beskou kan word), en selfs ultrasnelle (ps- en fs-stadium) laserinteraksiemateriale, neem vroeë navorsers gewoonlik die konsep van energiedigtheid aan. Hierdie konsep, op die vlak van interaksie, verteenwoordig die energie wat per eenheidsoppervlakte op die teiken inwerk, in die geval van 'n laser van dieselfde vlak, is hierdie bespreking van groter belang.
Daar is ook 'n drempel vir die energiedigtheid van enkelpulsinspuiting. Dit maak die studie van laser-materie-interaksie ook meer ingewikkeld. Vandag se eksperimentele toerusting verander egter voortdurend, 'n verskeidenheid pulswydtes, enkelpulsenergie, herhalingsfrekwensie en ander parameters verander voortdurend, en selfs die werklike uitset van die laser moet in ag geneem word in 'n pulsenergieskommelinge in die geval van die meting van energiedigtheid, wat te rof kan wees. Oor die algemeen kan rofweg beskou word dat die energiedigtheid gedeel deur die pulswydte die tydgemiddelde drywingsdigtheid is (let wel dat dit tyd is, nie ruimte nie). Dit is egter duidelik dat die werklike lasergolfvorm dalk nie reghoekig, vierkantig of selfs klok- of Gaussiaans is nie, en sommige word bepaal deur die eienskappe van die laser self, wat meer gevorm is.
Die pulswydte word gewoonlik gegee deur die halfhoogte-wydte wat deur die ossilloskoop verskaf word (volle piek-halfwydte FWHM), wat veroorsaak dat ons die waarde van die drywingsdigtheid bereken vanaf die energiedigtheid, wat hoog is. Die meer gepaste halfhoogte en -wydte moet bereken word deur die integraal, halfhoogte en -wydte. Daar is geen gedetailleerde ondersoek gedoen na of daar 'n relevante nuansestandaard is om te weet nie. Vir die drywingsdigtheid self, wanneer berekeninge gedoen word, is dit gewoonlik moontlik om 'n enkele pulsenergie te gebruik om te bereken, 'n enkele pulsenergie/pulswydte/kollearea, wat die ruimtelike gemiddelde drywing is, en dan vermenigvuldig met 2, vir die ruimtelike piekdrywing (die ruimtelike verspreiding is Gauss-verdeling is so 'n behandeling, top-hat hoef dit nie te doen nie), en dan vermenigvuldig met 'n radiale verspreidingsuitdrukking, en jy is klaar.
Plasingstyd: 12 Junie 2024