Densidade de potência e densidade de energia do laser

Densidade de potência e densidade de energia do laser

A densidade é uma grandeza física com a qual estamos muito familiarizados no nosso dia a dia, a densidade que mais temos contato é a densidade do material, a fórmula é ρ=m/v, ou seja, densidade é igual à massa dividida pelo volume. Mas a densidade de potência e a densidade de energia do laser são diferentes, aqui divididas pela área e não pelo volume. A potência também é o nosso contato com muitas grandezas físicas, porque usamos eletricidade todos os dias, a eletricidade vai envolver potência, a unidade padrão internacional de potência é W, ou seja, J/s, é a razão entre energia e unidade de tempo, o a unidade padrão internacional de energia é J. Portanto, a densidade de potência é o conceito de combinar potência e densidade, mas aqui está a área de irradiação do ponto em vez do volume, a potência dividida pela área do ponto de saída é a densidade de potência, ou seja , a unidade de densidade de potência é W/m2, e nocampo laser, porque a área do ponto de irradiação do laser é muito pequena, então geralmente W/cm2 é usado como unidade. A densidade de energia é retirada do conceito de tempo, combinando energia e densidade, e a unidade é J/cm2. Normalmente, os lasers contínuos são descritos usando densidade de potência, enquantolasers pulsadossão descritos usando densidade de potência e densidade de energia.

Quando o laser atua, a densidade de potência geralmente determina se o limite para destruição, ablação ou outros materiais atuantes é atingido. Limiar é um conceito que aparece frequentemente quando se estuda a interação dos lasers com a matéria. Para o estudo de materiais de interação de laser de pulso curto (que pode ser considerado como o estágio us), pulso ultracurto (que pode ser considerado como o estágio ns) e até mesmo ultrarrápido (estágio ps e fs), os primeiros pesquisadores geralmente adotar o conceito de densidade de energia. Este conceito, ao nível da interação, representa a energia atuante no alvo por unidade de área, no caso de um laser do mesmo nível, esta discussão é de maior importância.

Há também um limite para a densidade de energia da injeção de pulso único. Isso também torna o estudo da interação laser-matéria mais complicado. No entanto, o equipamento experimental de hoje está em constante mudança, uma variedade de largura de pulso, energia de pulso único, frequência de repetição e outros parâmetros estão em constante mudança, e até mesmo é necessário considerar a saída real do laser em flutuações de energia de pulso no caso de densidade de energia para medir, pode ser muito grosseiro.Geralmente, pode-se considerar aproximadamente que a densidade de energia dividida pela largura do pulso é a densidade de potência média do tempo (observe que é tempo, não espaço). No entanto, é óbvio que a forma de onda real do laser pode não ser retangular, quadrada, ou mesmo em forma de sino ou gaussiana, e algumas são determinadas pelas propriedades do próprio laser, que é mais moldado.

A largura do pulso geralmente é dada pela largura de meia altura fornecida pelo osciloscópio (full peak half-width FWHM), o que nos faz calcular o valor da densidade de potência a partir da densidade de energia, que é alta. A meia altura e largura mais adequada deverá ser calculada pela integral, meia altura e largura. Não houve investigação detalhada sobre se existe um padrão de nuance relevante para saber. Para a densidade de potência em si, ao fazer cálculos, geralmente é possível usar uma única energia de pulso para calcular, uma única energia de pulso/largura de pulso/área do ponto , que é a potência média espacial e, em seguida, multiplicada por 2, para a potência de pico espacial (a distribuição espacial é a distribuição de Gauss é um tal tratamento, a cartola não precisa fazer isso) e, em seguida, multiplicada por uma expressão de distribuição radial , E pronto.

 


Horário da postagem: 12 de junho de 2024