लेजर की शक्ति घनत्व और ऊर्जा घनत्व
घनत्व एक भौतिक राशि है जिससे हम अपने दैनिक जीवन में बहुत परिचित हैं। हम जिस घनत्व से सबसे अधिक परिचित होते हैं, वह पदार्थ का घनत्व होता है, जिसका सूत्र है ρ=m/v, यानी घनत्व द्रव्यमान को आयतन से भाग देने के बराबर होता है। लेकिन लेजर का शक्ति घनत्व और ऊर्जा घनत्व अलग-अलग होते हैं, यहाँ इन्हें आयतन के बजाय क्षेत्रफल से भाग दिया जाता है। शक्ति भी कई भौतिक राशियों से हमारा संपर्क कराती है, क्योंकि हम हर दिन बिजली का उपयोग करते हैं, बिजली में शक्ति शामिल होती है। शक्ति की अंतर्राष्ट्रीय मानक इकाई W है, यानी J/s, जो ऊर्जा और समय की इकाई का अनुपात है, ऊर्जा की अंतर्राष्ट्रीय मानक इकाई J है। इसलिए शक्ति घनत्व शक्ति और घनत्व के संयोजन की अवधारणा है, लेकिन यहाँ विकिरण बिंदु का क्षेत्रफल है न कि आयतन, शक्ति को आउटपुट बिंदु के क्षेत्रफल से भाग देने पर शक्ति घनत्व प्राप्त होता है, यानी शक्ति घनत्व की इकाई W/m² है।लेजर क्षेत्रक्योंकि लेजर विकिरण स्पॉट का क्षेत्रफल काफी छोटा होता है, इसलिए आमतौर पर W/cm² इकाई का उपयोग किया जाता है। ऊर्जा घनत्व को समय की अवधारणा से अलग करके, ऊर्जा और घनत्व को मिलाकर, इसकी इकाई J/cm² होती है। सामान्यतः, निरंतर लेजरों को शक्ति घनत्व का उपयोग करके वर्णित किया जाता है, जबकिस्पंदित लेजरइन्हें शक्ति घनत्व और ऊर्जा घनत्व दोनों का उपयोग करके वर्णित किया जाता है।
जब लेज़र क्रिया करता है, तो शक्ति घनत्व आमतौर पर यह निर्धारित करता है कि किसी पदार्थ को नष्ट करने, अपघर्षित करने या उस पर अन्य क्रिया करने की सीमा तक पहुँचा गया है या नहीं। सीमा एक ऐसी अवधारणा है जो लेज़र और पदार्थ की परस्पर क्रिया का अध्ययन करते समय अक्सर सामने आती है। लघु पल्स (जिसे us चरण माना जा सकता है), अति-लघु पल्स (जिसे ns चरण माना जा सकता है), और यहाँ तक कि अति-तीव्र (ps और fs चरण) लेज़र द्वारा पदार्थों की परस्पर क्रिया के अध्ययन के लिए, प्रारंभिक शोधकर्ता आमतौर पर ऊर्जा घनत्व की अवधारणा को अपनाते हैं। परस्पर क्रिया के स्तर पर, यह अवधारणा प्रति इकाई क्षेत्रफल पर लक्ष्य पर लगने वाली ऊर्जा को दर्शाती है; समान स्तर के लेज़र के मामले में, यह चर्चा और भी महत्वपूर्ण हो जाती है।
एकल पल्स इंजेक्शन की ऊर्जा घनत्व के लिए भी एक सीमा होती है। यह लेजर-पदार्थ की परस्पर क्रिया के अध्ययन को और अधिक जटिल बना देता है। हालांकि, आज के प्रायोगिक उपकरण लगातार बदल रहे हैं, पल्स की चौड़ाई, एकल पल्स ऊर्जा, पुनरावृति आवृत्ति और अन्य मापदंडों में लगातार परिवर्तन हो रहे हैं, और ऊर्जा घनत्व को मापने के लिए पल्स ऊर्जा में उतार-चढ़ाव के दौरान लेजर के वास्तविक आउटपुट पर भी विचार करना आवश्यक है, जो कि काफी सटीक नहीं हो सकता है। सामान्य तौर पर, यह माना जा सकता है कि ऊर्जा घनत्व को पल्स की चौड़ाई से विभाजित करने पर समय औसत शक्ति घनत्व प्राप्त होता है (ध्यान दें कि यह समय है, स्थान नहीं)। हालांकि, यह स्पष्ट है कि वास्तविक लेजर तरंग का आकार आयताकार, वर्गाकार, या यहां तक कि घंटी के आकार का या गाऊसी आकार का नहीं हो सकता है, और कुछ आकार लेजर के स्वयं के गुणों द्वारा निर्धारित होते हैं।
पल्स की चौड़ाई आमतौर पर ऑसिलोस्कोप द्वारा प्रदान की गई आधी-ऊंचाई (पूर्ण शिखर आधी-चौड़ाई FWHM) से निर्धारित होती है, जिससे हमें ऊर्जा घनत्व से शक्ति घनत्व का मान निकालना पड़ता है, जो कि अधिक होता है। अधिक उपयुक्त आधी-ऊंचाई और चौड़ाई की गणना समाकलन द्वारा की जानी चाहिए। इस बात की कोई विस्तृत जाँच नहीं की गई है कि क्या इसे जानने के लिए कोई प्रासंगिक मानक है। शक्ति घनत्व की गणना करते समय, आमतौर पर एकल पल्स ऊर्जा का उपयोग करके एकल पल्स ऊर्जा/पल्स चौड़ाई/स्पॉट क्षेत्र की गणना की जाती है, जो स्थानिक औसत शक्ति होती है, और फिर इसे 2 से गुणा करके स्थानिक शिखर शक्ति प्राप्त की जाती है (स्थानिक वितरण गॉस वितरण है, टॉप-हैट के लिए ऐसा करने की आवश्यकता नहीं है), और फिर इसे एक रेडियल वितरण सूत्र से गुणा किया जाता है, और इस प्रकार गणना पूरी हो जाती है।
पोस्ट करने का समय: 12 जून 2024