लेजरको पावर घनत्व र ऊर्जा घनत्व

लेजरको पावर घनत्व र ऊर्जा घनत्व

घनत्व एक भौतिक परिमाण हो जुन हामी हाम्रो दैनिक जीवनमा धेरै परिचित छौं, हामीले सबैभन्दा बढी सम्पर्क गर्ने घनत्व भनेको सामग्रीको घनत्व हो, सूत्र ρ=m/v हो, अर्थात्, घनत्वलाई आयतनले भाग गर्दा द्रव्यमान बराबर हुन्छ। तर लेजरको पावर घनत्व र ऊर्जा घनत्व फरक छन्, यहाँ आयतनले भन्दा क्षेत्रफलले भाग गर्दा। शक्ति पनि धेरै भौतिक परिमाणहरूसँगको हाम्रो सम्पर्क हो, किनकि हामी हरेक दिन बिजुली प्रयोग गर्छौं, बिजुलीमा शक्ति समावेश हुनेछ, शक्तिको अन्तर्राष्ट्रिय मानक एकाइ W हो, अर्थात्, J/s, ऊर्जा र समय एकाइको अनुपात हो, ऊर्जाको अन्तर्राष्ट्रिय मानक एकाइ J हो। त्यसैले शक्ति घनत्व शक्ति र घनत्व संयोजन गर्ने अवधारणा हो, तर यहाँ आयतन भन्दा स्थानको विकिरण क्षेत्र हो, आउटपुट स्थान क्षेत्रले भाग गर्दा शक्ति शक्ति घनत्व हो, अर्थात्, शक्ति घनत्वको एकाइ W/m2 हो, रलेजर क्षेत्र, किनभने लेजर विकिरण स्थान क्षेत्र एकदम सानो छ, त्यसैले सामान्यतया W/cm2 लाई एकाइको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। ऊर्जा घनत्वलाई समयको अवधारणाबाट हटाइएको छ, ऊर्जा र घनत्वलाई संयोजन गर्दै, र एकाइ J/cm2 हो। सामान्यतया, निरन्तर लेजरहरूलाई शक्ति घनत्व प्रयोग गरेर वर्णन गरिन्छ, जबकिस्पन्दित लेजरहरूशक्ति घनत्व र ऊर्जा घनत्व दुवै प्रयोग गरेर वर्णन गरिएको छ।

जब लेजरले कार्य गर्छ, शक्ति घनत्वले सामान्यतया निर्धारण गर्छ कि नष्ट गर्ने, वा एब्लेट गर्ने, वा अन्य कार्य गर्ने सामग्रीहरूको थ्रेसहोल्ड पुगेको छ कि छैन। थ्रेसहोल्ड भनेको पदार्थसँग लेजरहरूको अन्तरक्रियाको अध्ययन गर्दा प्रायः देखा पर्ने अवधारणा हो। छोटो पल्स (जसलाई us चरणको रूपमा मान्न सकिन्छ), अल्ट्रा-सर्ट पल्स (जसलाई ns चरणको रूपमा मान्न सकिन्छ), र अल्ट्रा-फास्ट (ps र fs चरण) लेजर अन्तरक्रिया सामग्रीहरूको अध्ययनको लागि, प्रारम्भिक अनुसन्धानकर्ताहरूले सामान्यतया ऊर्जा घनत्वको अवधारणा अपनाउँछन्। अन्तरक्रियाको स्तरमा, यो अवधारणाले प्रति एकाइ क्षेत्र लक्ष्यमा कार्य गर्ने ऊर्जालाई प्रतिनिधित्व गर्दछ, समान स्तरको लेजरको मामलामा, यो छलफल बढी महत्त्वपूर्ण छ।

एकल पल्स इन्जेक्सनको ऊर्जा घनत्वको लागि पनि एउटा थ्रेसहोल्ड छ। यसले लेजर-पदार्थ अन्तरक्रियाको अध्ययनलाई अझ जटिल बनाउँछ। यद्यपि, आजका प्रयोगात्मक उपकरणहरू निरन्तर परिवर्तन भइरहेका छन्, विभिन्न प्रकारका पल्स चौडाइ, एकल पल्स ऊर्जा, पुनरावृत्ति आवृत्ति र अन्य प्यारामिटरहरू निरन्तर परिवर्तन भइरहेका छन्, र पल्स ऊर्जा उतारचढावमा लेजरको वास्तविक आउटपुटलाई पनि विचार गर्न आवश्यक छ। ऊर्जा घनत्व मापन गर्नको लागि, धेरै नराम्रो हुन सक्छ। सामान्यतया, यो मोटामोटी रूपमा विचार गर्न सकिन्छ कि पल्स चौडाइले विभाजित ऊर्जा घनत्व समय औसत शक्ति घनत्व हो (ध्यान दिनुहोस् कि यो समय हो, ठाउँ होइन)। यद्यपि, यो स्पष्ट छ कि वास्तविक लेजर तरंगरूप आयताकार, वर्ग तरंग, वा घण्टी वा गौसियन पनि नहुन सक्छ, र केही लेजरको गुणहरूद्वारा निर्धारण गरिन्छ, जुन बढी आकारको हुन्छ।

पल्स चौडाइ सामान्यतया ओसिलोस्कोप (पूर्ण शिखर आधा-चौडाइ FWHM) द्वारा प्रदान गरिएको आधा-उचाइ चौडाइ द्वारा दिइन्छ, जसले हामीलाई ऊर्जा घनत्वबाट पावर घनत्वको मान गणना गर्न प्रेरित गर्दछ, जुन उच्च छ। अधिक उपयुक्त आधा उचाइ र चौडाइ अभिन्न, आधा उचाइ र चौडाइ द्वारा गणना गर्नुपर्छ। जान्नको लागि कुनै सान्दर्भिक सूक्ष्मता मानक छ कि छैन भन्ने बारे कुनै विस्तृत अनुसन्धान गरिएको छैन। पावर घनत्वको लागि, गणना गर्दा, सामान्यतया एकल पल्स ऊर्जा गणना गर्न प्रयोग गर्न सम्भव छ, एकल पल्स ऊर्जा/पल्स चौडाइ/स्पट क्षेत्र, जुन स्थानिक औसत शक्ति हो, र त्यसपछि 2 ले गुणन गरिन्छ, स्थानिक शिखर शक्तिको लागि (स्थानिक वितरण गाउस वितरण यस्तो उपचार हो, शीर्ष-टोपीले त्यसो गर्न आवश्यक छैन), र त्यसपछि रेडियल वितरण अभिव्यक्ति द्वारा गुणन गरिन्छ, र तपाईंले गर्नुभयो।