Densité de puissance et densité d'énergie du laser

Densité de puissance et densité d'énergie du laser

La densité est une grandeur physique que nous connaissons très bien dans notre vie quotidienne, la densité avec laquelle nous sommes le plus en contact est la densité du matériau, la formule est ρ=m/v, c'est-à-dire que la densité est égale à la masse divisée par le volume. Mais la densité de puissance et la densité d’énergie du laser sont différentes, ici divisées par la surface plutôt que par le volume. La puissance est aussi notre contact avec de nombreuses grandeurs physiques, car nous utilisons de l'électricité tous les jours, l'électricité impliquera de la puissance, l'unité de puissance standard internationale est W, c'est-à-dire J/s, est le rapport entre l'énergie et l'unité de temps, le L'unité d'énergie standard internationale est J. Ainsi, la densité de puissance est le concept de combinaison de puissance et de densité, mais voici la zone d'irradiation du spot plutôt que le volume, la puissance divisée par la zone du spot de sortie est la densité de puissance, c'est-à-dire , l’unité de densité de puissance est W/m2, et dans lechamp laser, parce que la zone du spot d'irradiation laser est assez petite, donc généralement W/cm2 est utilisé comme unité. La densité énergétique s'éloigne de la notion de temps, combinant énergie et densité, et l'unité est J/cm2. Normalement, les lasers continus sont décrits en utilisant la densité de puissance, tandis quelasers pulséssont décrits en utilisant à la fois la densité de puissance et la densité d’énergie.

Lorsque le laser agit, la densité de puissance détermine généralement si le seuil de destruction, d'ablation ou d'autres matériaux agissant est atteint. Le seuil est un concept qui apparaît souvent lors de l’étude de l’interaction des lasers avec la matière. Pour l'étude des matériaux d'interaction laser à impulsions courtes (qui peuvent être considérées comme l'étape américaine), à ​​impulsions ultra-courtes (qui peuvent être considérées comme l'étape ns) et même aux matériaux d'interaction laser ultra-rapides (étapes ps et fs), les premiers chercheurs ont généralement adopter le concept de densité énergétique. Ce concept, au niveau de l'interaction, représente l'énergie agissant sur la cible par unité de surface, dans le cas d'un laser du même niveau, cette discussion est plus importante.

Il existe également un seuil pour la densité d'énergie de l'injection d'une seule impulsion. Cela rend également plus compliquée l’étude de l’interaction laser-matière. Cependant, les équipements expérimentaux d'aujourd'hui sont en constante évolution, une variété de largeurs d'impulsion, d'énergie d'impulsion unique, de fréquence de répétition et d'autres paramètres changent constamment, et doivent même prendre en compte la sortie réelle du laser dans les fluctuations d'énergie d'impulsion dans le cas de la densité d'énergie. à mesurer, peut être trop approximatif. En général, on peut considérer grossièrement que la densité d'énergie divisée par la largeur d'impulsion est la densité de puissance moyenne dans le temps (notez qu'il s'agit du temps, pas de l'espace). Cependant, il est évident que la forme d'onde laser réelle peut ne pas être rectangulaire, carrée, ni même en cloche ou gaussienne, et certaines sont déterminées par les propriétés du laser lui-même, qui est plus profilé.

La largeur d'impulsion est généralement donnée par la largeur à mi-hauteur fournie par l'oscilloscope (full peak half-width FWHM), ce qui nous amène à calculer la valeur de la densité de puissance à partir de la densité d'énergie, qui est élevée. La demi-hauteur et la largeur les plus appropriées doivent être calculées par l'intégrale, la demi-hauteur et la largeur. Il n'y a pas eu d'enquête détaillée pour savoir s'il existe une norme de nuance pertinente pour savoir. Pour la densité de puissance elle-même, lors des calculs, il est généralement possible d'utiliser une seule énergie d'impulsion pour calculer, une seule énergie d'impulsion/largeur d'impulsion/zone de spot. , qui est la puissance moyenne spatiale, puis multipliée par 2, pour la puissance de crête spatiale (la distribution spatiale est la distribution de Gauss est un tel traitement, le chapeau haut de forme n'a pas besoin de le faire), puis multiplié par une expression de distribution radiale , Et vous avez terminé.