Լազերի հզորության խտությունը և էներգիայի խտությունը

Լազերի հզորության խտությունը և էներգիայի խտությունը

Խտությունը ֆիզիկական մեծություն է, որի հետ մենք շատ լավ ծանոթ ենք մեր առօրյա կյանքում, խտությունը, որի հետ մենք ամենաշատն ենք շփվում, նյութի խտությունն է, բանաձևը՝ ρ=m/v, այսինքն՝ խտությունը հավասար է զանգվածը ծավալին բաժանելուն։ Սակայն լազերի հզորության խտությունը և էներգիայի խտությունը տարբեր են, այստեղ բաժանվում են մակերեսին, այլ ոչ թե ծավալին։ Հզորությունը նաև մեր շփումն է բազմաթիվ ֆիզիկական մեծությունների հետ, քանի որ մենք ամեն օր օգտագործում ենք էլեկտրաէներգիա, էլեկտրաէներգիան կներառի հզորություն, հզորության միջազգային ստանդարտ միավորը W-ն է, այսինքն՝ J/s-ը էներգիայի և ժամանակի միավորի հարաբերակցությունն է, էներգիայի միջազգային ստանդարտ միավորը՝ J-ն։ Այսպիսով, հզորության խտությունը հզորության և խտության համադրման հասկացությունն է, բայց այստեղ բծի ճառագայթման մակերեսն է, այլ ոչ թե ծավալը, հզորությունը ելքային բծի մակերեսին բաժանելը հզորության խտությունն է, այսինքն՝ հզորության խտության միավորը W/m2 է, ևլազերային դաշտ, քանի որ լազերային ճառագայթման կետի մակերեսը բավականին փոքր է, ուստի որպես միավոր սովորաբար օգտագործվում է Վտ/սմ2-ը։ Էներգիայի խտությունը հանվում է ժամանակի հասկացությունից՝ միավորելով էներգիան և խտությունը, և միավորը Ջ/սմ2-ն է։ Սովորաբար անընդհատ լազերները նկարագրվում են հզորության խտության միջոցով, մինչդեռիմպուլսային լազերներնկարագրվում են ինչպես հզորության խտության, այնպես էլ էներգիայի խտության միջոցով։

Երբ լազերը գործում է, հզորության խտությունը սովորաբար որոշում է, թե արդյոք հասնում են այլ գործող նյութերի ոչնչացման, աբլյացիայի կամ այլ նյութերի շեմին։ Շեմը հասկացություն է, որը հաճախ ի հայտ է գալիս լազերների նյութի հետ փոխազդեցությունն ուսումնասիրելիս։ Կարճ իմպուլսի (որը կարելի է համարել us փուլ), գերկարճ իմպուլսի (որը կարելի է համարել ns փուլ) և նույնիսկ գերարագ (ps և fs փուլ) լազերային փոխազդեցության նյութերի ուսումնասիրության համար վաղ շրջանի հետազոտողները սովորաբար ընդունում էին էներգիայի խտության հասկացությունը։ Այս հասկացությունը, փոխազդեցության մակարդակում, ներկայացնում է թիրախի վրա ազդող էներգիան մեկ միավոր մակերեսի վրա, նույն մակարդակի լազերի դեպքում այս քննարկումն ավելի մեծ նշանակություն ունի։

Միակ իմպուլսային ներարկման էներգիայի խտության համար կա նաև շեմ։ Սա նաև լազեր-նյութ փոխազդեցության ուսումնասիրությունն ավելի բարդ է դարձնում։ Այնուամենայնիվ, այսօրվա փորձարարական սարքավորումները անընդհատ փոխվում են, իմպուլսի լայնությունը, միակ իմպուլսի էներգիան, կրկնության հաճախականությունը և այլ պարամետրեր անընդհատ փոխվում են, և նույնիսկ անհրաժեշտ է հաշվի առնել լազերի իրական ելքը իմպուլսային էներգիայի տատանումների դեպքում։ Էներգիայի խտության չափման համար չափազանց կոպիտ կարող է լինել։ Ընդհանուր առմամբ, կարելի է կոպիտ համարել, որ էներգիայի խտությունը իմպուլսի լայնությանը բաժանելը ժամանակի միջին հզորության խտությունն է (նշենք, որ դա ժամանակ է, այլ ոչ թե տարածություն)։ Այնուամենայնիվ, ակնհայտ է, որ լազերի իրական ալիքի ձևը կարող է չլինել ուղղանկյուն, քառակուսի ալիք, նույնիսկ զանգի կամ գաուսյան, և որոշները որոշվում են լազերի հատկություններով, որն ավելի շատ ձև ունի։

Իմպուլսի լայնությունը սովորաբար տրվում է օսցիլոսկոպի կողմից տրամադրված կիսաբարձրության լայնությամբ (լրիվ գագաթնակետի կիսալայնություն FWHM), ինչը մեզ ստիպում է հաշվարկել հզորության խտության արժեքը էներգիայի խտությունից, որը բարձր է: Ավելի համապատասխան կիսաբարձրությունը և լայնությունը պետք է հաշվարկվեն ինտեգրալի, կիսաբարձրության և լայնության միջոցով: Մանրամասն ուսումնասիրություն չի իրականացվել այն մասին, թե արդյոք կա համապատասխան նրբերանգային ստանդարտ իմանալու համար: Հզորության խտության համար, հաշվարկներ կատարելիս, սովորաբար հնարավոր է օգտագործել մեկ իմպուլսի էներգիա՝ մեկ իմպուլսի էներգիա/իմպուլսի լայնություն/կետի մակերես, որը տարածական միջին հզորությունն է, հաշվարկելու համար, ապա բազմապատկել 2-ով՝ տարածական գագաթնակետային հզորության համար (տարածական բաշխումը Գաուսի բաշխումն է նման մոտեցում, Top-Hat-ը պարտավոր չէ դա անել), ապա բազմապատկել ռադիալ բաշխման արտահայտությամբ: Եվ դուք ավարտեցիք: