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 से हम सबसे अधिक संपर्क करते हैं वह पदार्थ का घनत्व है, सूत्र है ρ=m/v, अर्थात घनत्व द्रव्यमान को आयतन से विभाजित करने के बराबर है। लेकिन लेजर का शक्ति घनत्व और ऊर्जा घनत्व अलग-अलग हैं, यहाँ आयतन के बजाय क्षेत्र से विभाजित किया गया 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 अंतरराष्ट्रीय मानक इकाई W है, अर्थात J/s, ऊर्जा और समय की इकाई का अनुपात है, ऊर्जा की अंतरराष्ट्रीय मानक इकाई J है। तो शक्ति घनत्व शक्ति और घनत्व के संयोजन की अवधारणा है, लेकिन यहाँ आयतन के बजाय स्पॉट का विकिरण क्षेत्र है, आउटपुट स्पॉट क्षेत्र से विभाजित शक्ति शक्ति घनत्व है, अर्थात शक्ति घनत्व की इकाई W/m2 है,लेजर क्षेत्र, क्योंकि लेजर विकिरण स्पॉट क्षेत्र काफी छोटा है, इसलिए आम तौर पर W/cm2 को एक इकाई के रूप में उपयोग किया जाता है। ऊर्जा घनत्व को समय की अवधारणा से हटा दिया जाता है, ऊर्जा और घनत्व को मिलाकर, और इकाई J/cm2 है। आम तौर पर, निरंतर लेजर को पावर घनत्व का उपयोग करके वर्णित किया जाता है, जबकिस्पंदित लेजरशक्ति घनत्व और ऊर्जा घनत्व दोनों का उपयोग करके वर्णित किया गया है।

जब लेजर कार्य करता है, तो शक्ति घनत्व आमतौर पर यह निर्धारित करता है कि नष्ट करने, या नष्ट करने, या अन्य अभिनय सामग्री के लिए सीमा तक पहुँच गया है या नहीं। सीमा एक अवधारणा है जो अक्सर पदार्थ के साथ लेजर की बातचीत का अध्ययन करते समय दिखाई देती है। शॉर्ट पल्स (जिसे यूएस स्टेज माना जा सकता है), अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स (जिसे एनएस स्टेज माना जा सकता है), और यहां तक ​​कि अल्ट्रा-फास्ट (पीएस और एफएस स्टेज) लेजर इंटरैक्शन सामग्रियों के अध्ययन के लिए, शुरुआती शोधकर्ता आमतौर पर ऊर्जा घनत्व की अवधारणा को अपनाते हैं। यह अवधारणा, बातचीत के स्तर पर, प्रति इकाई क्षेत्र में लक्ष्य पर अभिनय करने वाली ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करती है, उसी स्तर के लेजर के मामले में, यह चर्चा अधिक महत्व की है।

एकल पल्स इंजेक्शन के ऊर्जा घनत्व के लिए भी एक सीमा होती है। यह लेजर-पदार्थ अंतःक्रिया के अध्ययन को और भी जटिल बनाता है। हालाँकि, आज के प्रायोगिक उपकरण लगातार बदल रहे हैं, पल्स की चौड़ाई, एकल पल्स ऊर्जा, पुनरावृत्ति आवृत्ति और अन्य मापदंडों की एक किस्म लगातार बदल रही है, और यहाँ तक कि ऊर्जा घनत्व के मामले में पल्स ऊर्जा में उतार-चढ़ाव में लेजर के वास्तविक आउटपुट पर विचार करने की आवश्यकता है, जो बहुत मोटा हो सकता है। आम 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 लेजर तरंग आयताकार, वर्ग तरंग या यहाँ तक कि घंटी या गाऊसी नहीं हो सकती है, और कुछ लेजर के गुणों से ही निर्धारित होती हैं, जो अधिक आकार की होती हैं।

पल्स की चौड़ाई आमतौर पर ऑसिलोस्कोप (पूर्ण शिखर अर्ध-चौड़ाई FWHM) 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 क्या जानने के लिए एक प्रासंगिक बारीकियों का मानक है। 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