లేజర్ యొక్క శక్తి సాంద్రత మరియు శక్తి సాంద్రత

లేజర్ యొక్క శక్తి సాంద్రత మరియు శక్తి సాంద్రత

సాంద్రత అనేది మన దైనందిన జీవితంలో మనకు బాగా తెలిసిన ఒక భౌతిక పరిమాణం. మనం ఎక్కువగా చూసే సాంద్రత పదార్థం యొక్క సాంద్రత, దాని సూత్రం ρ=m/v, అంటే సాంద్రత అనేది ద్రవ్యరాశిని ఘనపరిమాణంతో భాగించగా వచ్చే దానికి సమానం. కానీ లేజర్ యొక్క పవర్ డెన్సిటీ మరియు ఎనర్జీ డెన్సిటీ భిన్నంగా ఉంటాయి, ఇక్కడ దానిని ఘనపరిమాణానికి బదులుగా వైశాల్యంతో భాగిస్తారు. పవర్ కూడా మనం అనేక భౌతిక పరిమాణాలతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది, ఎందుకంటే మనం ప్రతిరోజూ విద్యుత్తును ఉపయోగిస్తాము, విద్యుత్తులో పవర్ ఉంటుంది. పవర్ యొక్క అంతర్జాతీయ ప్రామాణిక యూనిట్ W, అంటే J/s, ఇది శక్తి మరియు సమయ యూనిట్ల నిష్పత్తి. శక్తి యొక్క అంతర్జాతీయ ప్రామాణిక యూనిట్ J. కాబట్టి పవర్ డెన్సిటీ అనేది పవర్ మరియు సాంద్రతలను కలపడం ద్వారా ఏర్పడే భావన, కానీ ఇక్కడ ఘనపరిమాణానికి బదులుగా కాంతి ప్రసరించే ప్రదేశం యొక్క వైశాల్యం ఉంటుంది. అవుట్‌పుట్ స్పాట్ వైశాల్యంతో పవర్‌ను భాగించగా వచ్చేదే పవర్ డెన్సిటీ, అంటే పవర్ డెన్సిటీ యొక్క యూనిట్ W/m2.లేజర్ క్షేత్రంలేజర్ ఇర్రేడియేషన్ స్పాట్ ఏరియా చాలా చిన్నదిగా ఉంటుంది కాబట్టి, సాధారణంగా W/cm2 ను యూనిట్‌గా ఉపయోగిస్తారు. ఎనర్జీ డెన్సిటీని సమయం అనే భావన నుండి వేరు చేసి, శక్తి మరియు సాంద్రతను కలిపి, J/cm2 యూనిట్‌గా తీసుకుంటారు. సాధారణంగా, నిరంతర లేజర్‌లను పవర్ డెన్సిటీని ఉపయోగించి వివరిస్తారు, అయితేపల్స్డ్ లేజర్లుపవర్ డెన్సిటీ మరియు ఎనర్జీ డెన్సిటీ రెండింటినీ ఉపయోగించి వివరించబడతాయి.

లేజర్ పనిచేసినప్పుడు, పదార్థాలను నాశనం చేయడానికి, లేదా కరిగించడానికి, లేదా ఇతర చర్యల కోసం అవసరమైన థ్రెషోల్డ్ (పరిమితి) చేరుకుందా లేదా అనేది సాధారణంగా పవర్ డెన్సిటీపై ఆధారపడి ఉంటుంది. పదార్థంతో లేజర్‌ల పరస్పర చర్యను అధ్యయనం చేసేటప్పుడు థ్రెషోల్డ్ అనే భావన తరచుగా కనిపిస్తుంది. స్వల్ప పల్స్ (దీనిని us దశగా పరిగణించవచ్చు), అతి స్వల్ప పల్స్ (దీనిని ns దశగా పరిగణించవచ్చు), మరియు అతి వేగవంతమైన (ps మరియు fs దశ) లేజర్ పరస్పర చర్య జరిపే పదార్థాల అధ్యయనం కోసం, తొలి పరిశోధకులు సాధారణంగా శక్తి సాంద్రత అనే భావనను అవలంబించారు. పరస్పర చర్య స్థాయిలో, ఈ భావన లక్ష్యంపై యూనిట్ వైశాల్యానికి పనిచేసే శక్తిని సూచిస్తుంది; ఒకే స్థాయి లేజర్ విషయంలో, ఈ చర్చకు మరింత ప్రాముఖ్యత ఉంటుంది.

ఒకే పల్స్ ఇంజెక్షన్ యొక్క శక్తి సాంద్రతకు కూడా ఒక పరిమితి ఉంటుంది. ఇది లేజర్-పదార్థ పరస్పర చర్య అధ్యయనాన్ని మరింత క్లిష్టతరం చేస్తుంది. అయితే, నేటి ప్రయోగాత్మక పరికరాలు నిరంతరం మారుతూ ఉంటాయి, వివిధ రకాల పల్స్ వెడల్పు, ఒకే పల్స్ శక్తి, పునరావృత పౌనఃపున్యం మరియు ఇతర పారామితులు నిరంతరం మారుతూ ఉంటాయి, మరియు శక్తి సాంద్రతను కొలిచే సందర్భంలో పల్స్ శక్తి హెచ్చుతగ్గులలో లేజర్ యొక్క వాస్తవ అవుట్‌పుట్‌ను కూడా పరిగణనలోకి తీసుకోవలసి ఉంటుంది, ఇది చాలా స్థూలంగా ఉండవచ్చు. సాధారణంగా, శక్తి సాంద్రతను పల్స్ వెడల్పుతో భాగించగా వచ్చేది కాల సగటు శక్తి సాంద్రత అని స్థూలంగా పరిగణించవచ్చు (ఇక్కడ గమనించవలసిన విషయం ఏమిటంటే, ఇది కాలం, స్థలం కాదు). అయితే, వాస్తవ లేజర్ తరంగరూపం దీర్ఘచతురస్రాకారంగా, చతురస్ర తరంగంగా, లేదా గంటాకారంగా లేదా గాసియన్‌గా కూడా ఉండకపోవచ్చని స్పష్టమవుతోంది, మరియు కొన్ని లేజర్ యొక్క లక్షణాల ద్వారానే నిర్ణయించబడి, మరింత నిర్దిష్ట ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

పల్స్ వెడల్పు సాధారణంగా ఆసిలోస్కోప్ అందించే సగం-ఎత్తు వెడల్పు (ఫుల్ పీక్ హాఫ్-విడ్త్ FWHM) ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది, దీనివల్ల మనం శక్తి సాంద్రత నుండి శక్తి సాంద్రత విలువను లెక్కించాల్సి వస్తుంది, ఇది ఎక్కువగా ఉంటుంది. మరింత సరైన సగం ఎత్తు మరియు వెడల్పును ఇంటిగ్రల్, సగం ఎత్తు మరియు వెడల్పు ద్వారా లెక్కించాలి. దీనిని తెలుసుకోవడానికి సంబంధిత సూక్ష్మ ప్రమాణం ఏదైనా ఉందా అనే దానిపై ఎటువంటి వివరణాత్మక విచారణ జరగలేదు. శక్తి సాంద్రత విషయానికొస్తే, లెక్కలు చేసేటప్పుడు, సాధారణంగా ఒకే పల్స్ శక్తిని ఉపయోగించి లెక్కించడం సాధ్యమవుతుంది, ఒకే పల్స్ శక్తి/పల్స్ వెడల్పు/స్పాట్ వైశాల్యం, ఇది ప్రాదేశిక సగటు శక్తి, ఆపై ప్రాదేశిక శిఖర శక్తి కోసం దానిని 2తో గుణించాలి (ప్రాదేశిక పంపిణీ అనేది గాస్ పంపిణీ, దీనికి టాప్-హ్యాట్ అవసరం లేదు), ఆపై దానిని రేడియల్ పంపిణీ సమీకరణంతో గుణించాలి, అంతే పని పూర్తవుతుంది.