Шчыльнасць магутнасці і шчыльнасць энергіі лазера
Шчыльнасць — гэта фізічная велічыня, з якой мы добра знаёмыя ў паўсядзённым жыцці. Найбольш часта мы сутыкаемся з шчыльнасцю матэрыялу. Формула ρ=m/v, гэта значыць, шчыльнасць роўная масе, падзеленай на аб'ём. Але шчыльнасць магутнасці і шчыльнасць энергіі лазера адрозніваюцца, тут яна падзелена на плошчу, а не на аб'ём. Магутнасць — гэта таксама наша сувязь з мноствам фізічных велічынь, бо мы штодня выкарыстоўваем электрычнасць. Электрычнасць — гэта магутнасць. Міжнародная стандартная адзінка вымярэння магутнасці — Вт, гэта значыць Дж/с, гэта суадносіны энергіі і часу. Міжнародная стандартная адзінка вымярэння энергіі — Дж. Такім чынам, шчыльнасць магутнасці — гэта паняцце спалучэння магутнасці і шчыльнасці, але тут гэта плошча плямы апраменьвання, а не аб'ём. Магутнасць, падзеленая на плошчу выходнай плямы, — гэта шчыльнасць магутнасці, гэта значыць адзінка шчыльнасці магутнасці — Вт/м2.лазернае поле, паколькі плошча плямы лазернага апрамянення даволі малая, звычайна ў якасці адзінкі вымярэння выкарыстоўваецца Вт/см2. Шчыльнасць энергіі выключаецца з паняцця часу, аб'ядноўваючы энергію і шчыльнасць, і адзінкай вымярэння з'яўляецца Дж/см2. Звычайна бесперапынныя лазеры апісваюцца з выкарыстаннем шчыльнасці магутнасці, у той час якімпульсныя лазерыапісваюцца з выкарыстаннем як шчыльнасці магутнасці, так і шчыльнасці энергіі.
Калі лазер уздзейнічае, шчыльнасць магутнасці звычайна вызначае, ці дасягаецца парог разбурэння, абляцыі або іншых уздзейнічаючых матэрыялаў. Парог - гэта паняцце, якое часта з'яўляецца пры вывучэнні ўзаемадзеяння лазераў з рэчывам. Для вывучэння кароткіх імпульсаў (якія можна разглядаць як ультрамагнітную стадыю), ультракароткіх імпульсаў (якія можна разглядаць як нанамагнітную стадыю) і нават ультрахуткіх (псі- і фс-стадыі) лазерных узаемадзеянняў, раннія даследчыкі звычайна прымаюць паняцце шчыльнасці энергіі. Гэта паняцце на ўзроўні ўзаемадзеяння прадстаўляе энергію, якая ўздзейнічае на мішэнь, на адзінку плошчы. У выпадку лазера таго ж узроўню гэта абмеркаванне мае большае значэнне.
Існуе таксама парог для шчыльнасці энергіі ўвядзення аднаго імпульсу. Гэта таксама ўскладняе вывучэнне ўзаемадзеяння лазера з рэчывам. Аднак сучаснае эксперыментальнае абсталяванне пастаянна змяняецца, розныя параметры шырыні імпульсу, энергіі аднаго імпульсу, частата паўтарэння і іншыя пастаянна змяняюцца, і нават неабходнасць улічваць фактычную магутнасць лазера пры ваганнях энергіі імпульсу ў выпадку вымярэння шчыльнасці энергіі можа быць занадта прыблізнай. У цэлым, можна прыблізна лічыць, што шчыльнасць энергіі, падзеленая на шырыню імпульсу, - гэта сярэдняя шчыльнасць магутнасці ў часе (звярніце ўвагу, што гэта час, а не прастора). Аднак відавочна, што рэальная форма хвалі лазера можа не быць прамавугольнай, квадратнай, нават званопадобным або гаўсавым, і некаторыя з іх вызначаюцца ўласцівасцямі самога лазера, які мае больш форму.
Шырыня імпульсу звычайна задаецца шырынёй напалову вышыні, якую забяспечвае асцылограф (паўшырыня напалову піка на паўшырыні), што прымушае нас разлічваць значэнне шчыльнасці магутнасці зыходзячы з шчыльнасці энергіі, якая з'яўляецца высокай. Больш мэтазгодна разлічваць палову вышыні і шырыні з дапамогай інтэграла, паловы вышыні і шырыні. Не было падрабязнага даследавання таго, ці існуе адпаведны стандарт нюансаў для гэтага. Што тычыцца самой шчыльнасці магутнасці, пры разліках звычайна можна выкарыстоўваць энергію аднаго імпульсу для разліку, энергію аднаго імпульсу/шырыню імпульсу/плошчу плямы, якая з'яўляецца прасторавай сярэдняй магутнасцю, а затым памножыць на 2 для атрымання прасторавай пікавай магутнасці (прасторавае размеркаванне - гэта размеркаванне Гаўса, для Top-Hat гэтага не трэба рабіць), а затым памножыць на выраз радыяльнага размеркавання, і ўсё гатова.
Час публікацыі: 12 чэрвеня 2024 г.