लेसरची उर्जा घनता आणि ऊर्जा घनता

लेसरची उर्जा घनता आणि ऊर्जा घनता

घनता ही एक भौतिक राशी आहे जी आपल्याला आपल्या दैनंदिन जीवनात खूप परिचित आहे, आपण ज्या घनतेशी सर्वात जास्त संपर्क साधतो ती म्हणजे पदार्थाची घनता, सूत्र ρ=m/v आहे, म्हणजेच घनता ही वस्तुमानाने भागले जाते त्या आकारमानाच्या बरोबरीची असते. परंतु लेसरची शक्ती घनता आणि ऊर्जा घनता वेगळी आहे, येथे आकारमानापेक्षा क्षेत्रफळाने भागले जाते. शक्ती हा देखील अनेक भौतिक राशींशी आपला संपर्क आहे, कारण आपण दररोज वीज वापरतो, वीजेमध्ये शक्तीचा समावेश असेल, आंतरराष्ट्रीय मानक शक्तीचे एकक W आहे, म्हणजेच J/s, ऊर्जा आणि वेळेचे एकक यांचे गुणोत्तर आहे, आंतरराष्ट्रीय मानक ऊर्जा एकक J आहे. म्हणून शक्ती घनता ही शक्ती आणि घनता एकत्रित करण्याची संकल्पना आहे, परंतु येथे आकारमानापेक्षा स्पॉटचे विकिरण क्षेत्र आहे, आउटपुट स्पॉट क्षेत्राने भागले जाणारे पॉवर म्हणजे पॉवर घनता, म्हणजेच पॉवर घनतेचे एकक W/m2 आहे, आणिलेसर फील्ड, कारण लेसर विकिरण स्पॉट क्षेत्र खूपच लहान आहे, म्हणून सामान्यतः W/cm2 हे एकक म्हणून वापरले जाते. वेळेच्या संकल्पनेतून ऊर्जा घनता काढून टाकली जाते, ऊर्जा आणि घनता एकत्र केली जाते आणि एकक J/cm2 आहे. सामान्यतः, सतत लेसरचे वर्णन पॉवर घनता वापरून केले जाते, तरस्पंदित लेसरपॉवर घनता आणि एनर्जी घनता दोन्ही वापरून वर्णन केले आहे.

जेव्हा लेसर कार्य करतो तेव्हा पॉवर घनता सामान्यतः हे ठरवते की नष्ट करणे, किंवा अ‍ॅबलेट करणे किंवा इतर अ‍ॅक्टिंग मटेरियलसाठीची थ्रेशोल्ड गाठली आहे की नाही. थ्रेशोल्ड ही एक संकल्पना आहे जी लेसरच्या पदार्थाशी असलेल्या परस्परसंवादाचा अभ्यास करताना अनेकदा दिसून येते. शॉर्ट पल्स (ज्याला यूएस स्टेज म्हणून मानले जाऊ शकते), अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स (ज्याला एनएस स्टेज म्हणून मानले जाऊ शकते) आणि अगदी अल्ट्रा-फास्ट (पीएस आणि एफएस स्टेज) लेसर इंटरॅक्शन मटेरियलच्या अभ्यासासाठी, सुरुवातीचे संशोधक सहसा ऊर्जा घनतेची संकल्पना स्वीकारतात. ही संकल्पना, परस्परसंवादाच्या पातळीवर, प्रति युनिट क्षेत्र लक्ष्यावर कार्य करणारी ऊर्जा दर्शवते, त्याच पातळीच्या लेसरच्या बाबतीत, ही चर्चा अधिक महत्त्वाची आहे.

सिंगल पल्स इंजेक्शनच्या ऊर्जेच्या घनतेसाठी एक मर्यादा देखील आहे. यामुळे लेसर-पदार्थाच्या परस्परसंवादाचा अभ्यास अधिक गुंतागुंतीचा होतो. तथापि, आजची प्रायोगिक उपकरणे सतत बदलत आहेत, विविध पल्स रुंदी, सिंगल पल्स एनर्जी, पुनरावृत्ती वारंवारता आणि इतर पॅरामीटर्स सतत बदलत आहेत आणि पल्स एनर्जी चढउतारांमध्ये लेसरचे प्रत्यक्ष आउटपुट देखील विचारात घेणे आवश्यक आहे, जर ऊर्जेच्या घनतेचे मोजमाप करणे खूप कठीण असेल तर ते खूप कठीण असू शकते. साधारणपणे, असे मानले जाऊ शकते की पल्स रुंदीने भागलेली ऊर्जा घनता ही वेळ सरासरी पॉवर घनता आहे (लक्षात ठेवा की ती वेळ आहे, जागा नाही). तथापि, हे स्पष्ट आहे की प्रत्यक्ष लेसर वेव्हफॉर्म आयताकृती, चौरस वेव्ह किंवा अगदी बेल किंवा गॉसियन असू शकत नाही आणि काही लेसरच्या गुणधर्मांद्वारे निश्चित केले जातात, जे अधिक आकाराचे असते.

पल्स रुंदी सामान्यतः ऑसिलोस्कोप (पूर्ण शिखर अर्ध-रुंदी FWHM) द्वारे प्रदान केलेल्या अर्ध-उंची रुंदीद्वारे दिली जाते, ज्यामुळे आपल्याला ऊर्जा घनतेपासून पॉवर घनतेचे मूल्य मोजावे लागते, जे जास्त आहे. अधिक योग्य अर्ध-उंची आणि रुंदीची गणना इंटिग्रल, अर्ध-उंची आणि रुंदीद्वारे केली पाहिजे. जाणून घेण्यासाठी संबंधित सूक्ष्मता मानक आहे की नाही याबद्दल कोणतीही तपशीलवार चौकशी झालेली नाही. पॉवर घनतेसाठी, गणना करताना, गणना करण्यासाठी एकल पल्स ऊर्जा वापरणे शक्य आहे, एकल पल्स ऊर्जा/पल्स रुंदी/स्पॉट क्षेत्र, जे स्थानिक सरासरी शक्ती आहे, आणि नंतर स्थानिक शिखर शक्तीसाठी 2 ने गुणाकार करणे (स्थानिक वितरण म्हणजे गॉस वितरण अशी एक उपचार आहे, टॉप-हॅटला तसे करण्याची आवश्यकता नाही), आणि नंतर रेडियल वितरण अभिव्यक्तीने गुणाकार करणे, आणि तुमचे काम पूर्ण झाले.