Lazerin güç yoğunluğu ve enerji yoğunluğu
Yoğunluk, günlük hayatımızda çok aşina olduğumuz fiziksel bir niceliktir, en çok temas ettiğimiz yoğunluk malzemenin yoğunluğudur, formülü ρ=m/v'dir, yani yoğunluk kütle bölü hacme eşittir. Ancak lazerin güç yoğunluğu ve enerji yoğunluğu farklıdır, burada hacim yerine alana bölünür. Güç aynı zamanda birçok fiziksel nicelikle temasımızdır, çünkü her gün elektrik kullanırız, elektrik de güç içerir, uluslararası standart güç birimi W'dir, yani J/s, enerji ve zaman biriminin oranıdır, uluslararası standart enerji birimi J'dir. Dolayısıyla güç yoğunluğu, güç ve yoğunluğu birleştirme kavramıdır, ancak burada hacim yerine lekenin ışınlanma alanı vardır, güç çıkış leke alanına bölünerek güç yoğunluğu elde edilir, yani güç yoğunluğunun birimi W/m2'dir velazer alanıLazer ışınlama nokta alanı oldukça küçük olduğundan, genellikle birim olarak W/cm² kullanılır. Enerji yoğunluğu, zaman kavramından çıkarılarak enerji ve yoğunluk birleştirilir ve birim olarak J/cm² kullanılır. Sürekli lazerler genellikle güç yoğunluğu kullanılarak tanımlanırken,darbeli lazerlerhem güç yoğunluğu hem de enerji yoğunluğu kullanılarak tanımlanmaktadır.
Lazer etki ettiğinde, güç yoğunluğu genellikle yok etme, aşındırma veya diğer etki eden malzemeleri yok etme eşiğine ulaşılıp ulaşılmadığını belirler. Eşik, lazerlerin maddeyle etkileşimini incelerken sıklıkla karşılaşılan bir kavramdır. Kısa darbeli (US aşaması olarak düşünülebilir), ultra kısa darbeli (NS aşaması olarak düşünülebilir) ve hatta ultra hızlı (PS ve FS aşaması) lazer etkileşim malzemelerinin incelenmesinde, ilk araştırmacılar genellikle enerji yoğunluğu kavramını benimser. Etkileşim düzeyindeki bu kavram, hedef üzerinde birim alan başına etki eden enerjiyi temsil eder; aynı seviyedeki bir lazer söz konusu olduğunda, bu tartışma daha da önem kazanır.
Tek darbe enjeksiyonunun enerji yoğunluğu için de bir eşik değeri vardır. Bu da lazer-madde etkileşiminin incelenmesini daha karmaşık hale getirir. Ancak günümüzün deneysel ekipmanları sürekli değişmektedir; darbe genişliği, tek darbe enerjisi, tekrarlama frekansı ve diğer parametreler sürekli değişmektedir ve hatta bir darbedeki lazerin gerçek çıktısının dikkate alınması bile gerekebilir; enerji yoğunluğu durumunda enerji dalgalanmaları ölçülecek kadar kaba olabilir. Genel olarak, enerji yoğunluğunun darbe genişliğine bölünmesinin zaman ortalamalı güç yoğunluğu olduğu kabaca düşünülebilir (zaman olduğunu, uzay olmadığını unutmayın). Ancak, gerçek lazer dalga formunun dikdörtgen, kare dalga veya hatta çan veya Gauss dalgası olmayabileceği ve bazılarının daha şekilli olan lazerin kendi özellikleri tarafından belirlendiği açıktır.
Darbe genişliği genellikle osiloskop tarafından sağlanan yarım yükseklik genişliği (tam tepe yarım genişlik FWHM) ile verilir, bu da yüksek olan enerji yoğunluğundan güç yoğunluğunun değerini hesaplamamıza neden olur. Daha uygun yarım yükseklik ve genişlik, integral, yarım yükseklik ve genişlik ile hesaplanmalıdır. Bunu bilmek için ilgili bir nüans standardı olup olmadığına dair ayrıntılı bir araştırma yapılmamıştır. Güç yoğunluğunun kendisi için hesaplamalar yaparken, genellikle tek bir darbe enerjisi kullanarak hesaplamak mümkündür, tek bir darbe enerjisi/darbe genişliği/nokta alanı, bu uzamsal ortalama güçtür ve ardından 2 ile çarpılır, uzamsal tepe gücü için (uzamsal dağılım Gauss dağılımı böyle bir işlemdir, silindir şapkanın bunu yapmasına gerek yoktur) ve ardından bir radyal dağılım ifadesiyle çarpılır ve işiniz bitti.
Gönderi zamanı: 12 Haz 2024