लेज़र का शक्ति घनत्व और ऊर्जा घनत्व

लेज़र का शक्ति घनत्व और ऊर्जा घनत्व

घनत्व एक भौतिक राशि है जिससे हम अपने दैनिक जीवन में बहुत परिचित हैं, जिस घनत्व के संपर्क में हम सबसे अधिक आते हैं वह पदार्थ का घनत्व है, सूत्र ρ=m/v है, अर्थात घनत्व द्रव्यमान को आयतन से विभाजित करने के बराबर है। लेकिन लेज़र का शक्ति घनत्व और ऊर्जा घनत्व अलग-अलग होते हैं, यहाँ इसे आयतन के बजाय क्षेत्रफल से विभाजित किया जाता है। शक्ति भी बहुत सारी भौतिक राशियों के साथ हमारा संपर्क है, क्योंकि हम हर दिन बिजली का उपयोग करते हैं, बिजली में शक्ति शामिल होगी, शक्ति की अंतर्राष्ट्रीय मानक इकाई W है, अर्थात J/s, 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 आयतन के बजाय स्पॉट का विकिरण क्षेत्र है, आउटपुट स्पॉट क्षेत्र द्वारा विभाजित शक्ति शक्ति घनत्व है, अर्थात शक्ति घनत्व की इकाई W/m2 है, औरलेज़र क्षेत्रचूँकि लेज़र विकिरण बिंदु का क्षेत्रफल काफी छोटा होता है, इसलिए आमतौर पर W/cm2 को इकाई के रूप में प्रयोग किया जाता है। ऊर्जा घनत्व को समय की अवधारणा से हटा दिया जाता है, ऊर्जा और घनत्व को मिलाकर, इकाई J/cm2 होती है। सामान्यतः, सतत लेज़रों का वर्णन शक्ति घनत्व का उपयोग करके किया जाता है, जबकिस्पंदित लेज़रोंशक्ति घनत्व और ऊर्जा घनत्व दोनों का उपयोग करके वर्णित किया गया है।

जब लेज़र क्रिया करता है, तो शक्ति घनत्व आमतौर पर यह निर्धारित करता है कि पदार्थों को नष्ट करने, नष्ट करने, या अन्य क्रियाशील पदार्थों के लिए सीमा तक पहुँच गया है या नहीं। सीमा एक ऐसी अवधारणा है जो अक्सर पदार्थ के साथ लेज़रों की अन्योन्यक्रिया का अध्ययन करते समय सामने आती है। लघु स्पंद (जिसे यूएस चरण माना जा सकता है), अति-लघु स्पंद (जिसे एनएस चरण माना जा सकता है), और यहाँ तक कि अति-तीव्र (पीएस और एफएस चरण) लेज़र अन्योन्यक्रिया पदार्थों के अध्ययन के लिए, प्रारंभिक शोधकर्ता आमतौर पर ऊर्जा घनत्व की अवधारणा को अपनाते हैं। यह अवधारणा, अन्योन्यक्रिया के स्तर पर, प्रति इकाई क्षेत्र में लक्ष्य पर क्रियाशील ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करती है, समान स्तर के लेज़र के मामले में, यह चर्चा अधिक महत्वपूर्ण है।

एकल पल्स इंजेक्शन के ऊर्जा घनत्व के लिए भी एक सीमा होती है। यह लेज़र-पदार्थ अंतःक्रिया के अध्ययन को और जटिल बनाता है। हालाँकि, आज के प्रायोगिक उपकरण लगातार बदल रहे हैं, विभिन्न प्रकार की पल्स चौड़ाई, एकल पल्स ऊर्जा, पुनरावृत्ति आवृत्ति और अन्य पैरामीटर लगातार बदल रहे हैं, और यहाँ तक कि ऊर्जा घनत्व के मामले में पल्स ऊर्जा में उतार-चढ़ाव को मापने के लिए लेज़र के वास्तविक आउटपुट पर विचार करने की आवश्यकता है, जो बहुत कठिन हो सकता है। सामान्य तौर पर, यह मोटे तौर पर माना जा सकता है कि पल्स चौड़ाई से विभाजित ऊर्जा घनत्व समय औसत शक्ति घनत्व है (ध्यान दें कि यह समय है, स्थान नहीं)। हालाँकि, यह स्पष्ट है कि वास्तविक लेज़र तरंग आयताकार, वर्ग तरंग या यहाँ तक कि घंटी या गाऊसी नहीं हो सकती है, और कुछ लेज़र के गुणों से ही निर्धारित होती हैं, जो अधिक आकार की होती है।

पल्स की चौड़ाई आमतौर पर ऑसिलोस्कोप (पूर्ण शिखर अर्ध-चौड़ाई एफडब्ल्यूएचएम) द्वारा प्रदान की गई आधी ऊंचाई की चौड़ाई द्वारा दी जाती है, जो हमें ऊर्जा घनत्व से शक्ति घनत्व के मूल्य की गणना करने का कारण बनती है, जो उच्च है। अधिक उपयुक्त आधी ऊंचाई और चौड़ाई की गणना अभिन्न, आधी ऊंचाई और चौड़ाई द्वारा की जानी चाहिए। इस बारे में कोई विस्तृत जांच नहीं की गई है कि जानने के लिए एक प्रासंगिक बारीकियों का मानक है या नहीं। शक्ति घनत्व के लिए, गणना करते समय, आमतौर पर गणना करने के लिए एकल पल्स ऊर्जा का उपयोग करना संभव होता है, एकल पल्स ऊर्जा/पल्स चौड़ाई/स्पॉट क्षेत्र, जो स्थानिक औसत शक्ति है, और फिर 2 से गुणा किया जाता है, स्थानिक शिखर शक्ति के लिए (स्थानिक वितरण गॉस वितरण एक ऐसा उपचार है, टॉप-हैट को ऐसा करने की आवश्यकता नहीं है), और फिर एक रेडियल वितरण अभिव्यक्ति से गुणा किया जाता है,