在处理激光光学时,功率和能量密度是需要理解的两个重要概念。这两个术语经常互换使用,但含义不同。表1定义了功率密度、能量密度和与激光光学器件相关的其他相关术语。
表1:用于描述激光束和其他电磁辐射的常用指标的定义
在大多数科学学科中,包括化学和电气工程,“功率密度”和“能量密度”通常描述三维体积。然而,在光学科学中,这些术语通常用于描述二维区域,描述为“体积”。在光学行业中,功率密度、能量密度、通量和辐照度经常互换使用,这可能是完全不准确的,特别是在不清楚指标是二维还是三维值的情况下。这对于激光切割和焊接应用尤其重要,因为必须考虑激光穿透的深度,而不是简单地接触表面。体积值通常更适用于这些情况,这是一个重要的区别,必须理解以避免误解。
大多数激光束具有高斯光束轮廓,因此辐照度和能量密度在激光的光轴上都是最高的,并且随着偏离光轴的增加而降低。其他激光器具有平顶光束轮廓,与高斯光束不同,其在激光束的横截面上具有恒定的辐照度轮廓,并且强度快速下降。因此,平顶激光器没有峰值辐照度。在平均功率相同的情况下,高斯光束的峰值功率是平顶光束的2倍(图1)。
图1:高斯光束轮廓与具有相同平均功率的平顶光束的比较,显示高斯光束的峰值功率比平顶光束的峰值功率大两倍。
图2:描述了高斯光束和平顶光束上强度分布倾斜的亮斑。
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