ლაზერის სიმძლავრის სიმკვრივე და ენერგიის სიმკვრივე

ლაზერის სიმძლავრის სიმკვრივე და ენერგიის სიმკვრივე

სიმკვრივე ფიზიკური სიდიდეა, რომელიც ჩვენთვის ყოველდღიურ ცხოვრებაში კარგად ნაცნობია. სიმკვრივე, რომელსაც ყველაზე ხშირად ვურთიერთობთ, მასალის სიმკვრივეა. ფორმულაა ρ=m/v, ანუ სიმკვრივე უდრის მასის მოცულობაზე გაყოფის თანაფარდობას. თუმცა, ლაზერის სიმძლავრის და ენერგიის სიმკვრივე განსხვავებულია, აქ გაყოფილია ფართობზე და არა მოცულობაზე. სიმძლავრე ასევე ბევრ ფიზიკურ სიდიდესთან შეხებაა, რადგან ელექტროენერგიას ყოველდღიურად ვიყენებთ. ელექტროენერგია მოიცავს სიმძლავრეს. სიმძლავრის საერთაშორისო სტანდარტული ერთეულია W, ანუ J/s არის ენერგიისა და დროის ერთეულის თანაფარდობა. ენერგიის საერთაშორისო სტანდარტული ერთეულია J. ამგვარად, სიმძლავრის სიმკვრივე არის სიმძლავრისა და სიმკვრივის შერწყმის კონცეფცია, მაგრამ აქ არის ლაქის დასხივების არე და არა მოცულობა. სიმძლავრის გაყოფა გამომავალი ლაქის ფართობზე არის სიმძლავრის სიმკვრივე, ანუ სიმძლავრის სიმკვრივის ერთეულია W/m2.ლაზერული ველი, რადგან ლაზერული დასხივების წერტილის ფართობი საკმაოდ მცირეა, ამიტომ, როგორც წესი, ერთეულად გამოიყენება W/cm2. ენერგიის სიმკვრივე ამოღებულია დროის ცნებიდან, ენერგიისა და სიმკვრივის გაერთიანებით და ერთეულია J/cm2. ჩვეულებრივ, უწყვეტი ლაზერები აღიწერება სიმძლავრის სიმკვრივის გამოყენებით, ხოლოპულსირებული ლაზერებიაღწერილია როგორც სიმძლავრის, ასევე ენერგიის სიმკვრივის გამოყენებით.

ლაზერის მოქმედებისას, სიმძლავრის სიმკვრივე, როგორც წესი, განსაზღვრავს, მიღწეულია თუ არა განადგურების, აბლაციის ან სხვა მოქმედი მასალების ზღვარი. ზღვარი არის კონცეფცია, რომელიც ხშირად ჩნდება ლაზერების მატერიასთან ურთიერთქმედების შესწავლისას. მოკლე იმპულსების (რომელიც შეიძლება ჩაითვალოს us სტადიად), ულტრამოკლე იმპულსების (რომელიც შეიძლება ჩაითვალოს ns სტადიად) და თუნდაც ულტრასწრაფი (ps და fs სტადიები) ლაზერული ურთიერთქმედების მასალების შესწავლისთვის, ადრეული მკვლევარები, როგორც წესი, იყენებენ ენერგიის სიმკვრივის კონცეფციას. ეს კონცეფცია, ურთიერთქმედების დონეზე, წარმოადგენს სამიზნეზე მოქმედ ენერგიას ფართობის ერთეულზე, იმავე დონის ლაზერის შემთხვევაში, ამ განხილვას უფრო დიდი მნიშვნელობა აქვს.

ასევე არსებობს ერთჯერადი იმპულსური ინექციის ენერგიის სიმკვრივის ზღვარი. ეს ასევე ართულებს ლაზერ-მატერიის ურთიერთქმედების შესწავლას. თუმცა, დღევანდელი ექსპერიმენტული აღჭურვილობა მუდმივად იცვლება, იმპულსის სიგანის, ერთჯერადი იმპულსის ენერგიის, გამეორების სიხშირის და სხვა პარამეტრების მრავალფეროვნება მუდმივად იცვლება და იმპულსური ენერგიის რყევების გათვალისწინებაც კი აუცილებელია ენერგიის სიმკვრივის შემთხვევაში, რაც შეიძლება ძალიან უხეში იყოს. ზოგადად, დაახლოებით შეიძლება ჩაითვალოს, რომ ენერგიის სიმკვრივის გაყოფა იმპულსის სიგანეზე არის დროის საშუალო სიმძლავრის სიმკვრივე (გაითვალისწინეთ, რომ ეს არის დრო და არა სივრცე). თუმცა, აშკარაა, რომ ლაზერის რეალური ტალღის ფორმა შეიძლება არ იყოს მართკუთხა, კვადრატული ტალღა, ან თუნდაც ზარისებრი ან გაუსისებრი, და ზოგიერთი მათგანი განისაზღვრება თავად ლაზერის თვისებებით, რომელიც უფრო ფორმისაა.

პულსის სიგანე, როგორც წესი, მოცემულია ოსცილოსკოპის მიერ მოწოდებული ნახევრად სიმაღლის სიგანით (სრული პიკური ნახევრად სიგანის FWHM), რაც გვაიძულებს გამოვთვალოთ სიმძლავრის სიმკვრივის მნიშვნელობა ენერგიის სიმკვრივიდან, რომელიც მაღალია. უფრო შესაფერისი ნახევრად სიმაღლე და სიგანე უნდა გამოითვალოს ინტეგრალით, ნახევრად სიმაღლით და სიგანით. არ ჩატარებულა დეტალური გამოძიება იმის შესახებ, არსებობს თუ არა შესაბამისი ნიუანსის სტანდარტი ცოდნისთვის. თავად სიმძლავრის სიმკვრივისთვის, გამოთვლების ჩატარებისას, როგორც წესი, შესაძლებელია გამოვიყენოთ ერთი იმპულსის ენერგია, ერთი იმპულსის ენერგია/იმპულსის სიგანე/ლაქის ფართობი, რომელიც არის სივრცითი საშუალო სიმძლავრე, გამოსათვლელად და შემდეგ გავამრავლოთ 2-ზე სივრცითი პიკური სიმძლავრისთვის (სივრცითი განაწილება არის გაუსის განაწილება, რომელიც ასეთი დამუშავებაა, Top-Hat-ს ამის გაკეთება არ სჭირდება) და შემდეგ გავამრავლოთ რადიალური განაწილების გამოსახულებაზე. და დამთავრებულია.