レーザーパルスエネルギーの計算方法
2023-04-12
レーザーパルスエネルギーの計算に苦労していますか? それとも、大学を卒業したのが何十年も前なため、覚えていないだけですか? 心配はいりません。このブログ投稿で重要事項について説明します。
レーザーパルスのエネルギー計算を数値例で説明
レーザーパルスに含まれるエネルギー量を計算しようとしている場合は、パルスレーザーを使用していて、個々のパルスのエネルギーを知りたい場合、または既知の有限時間発射される CW またはパルスレーザーを使用している場合でしょう。
どちらの場合も、式は非常に単純なため心配はいりません。
パルスレーザーの場合、光源の平均パワーを繰り返し率で割る必要があります。通常、レーザーの仕様書にはこれら2つのパラメーターが記載されていますが、精度を高めるために、適切な機器で測定することもできます。
たとえば、Gentec-EOレーザー出力メーターを使用して、平均出力を測定できます。
パルスレーザー：パルスエネルギー (ジュール) = 平均出力 (ワット) / 繰り返し率 (ヘルツ)
そこにいくつかの実際の値を入れて、200 W固定出力と20 Hzから1 kHzまで調整できる繰り返し率を持つレーザーを使用していると仮定します。コントロールを20 Hzに設定すると、1パルスあたり200 W / 20 Hz = 10 Jになります。
毎秒20パルスが発射される一定の200 W出力を提供するには、各パルスに10 Jのエネルギーが含まれている必要があります。
コントロールを1 kHz (毎秒1000 パルス) に設定すると、各パルスで200 W / 1000 Hz = 0.2 J = 200 mJになります。一定の平均パワーの場合、繰り返し率が高いほど、パルスあたりのエネルギーは低くなります。
CWレーザーまたはパルスレーザーが既知の有限の時間だけ発射される場合、光源の平均出力にその時間を掛ける必要があります。これは「パルス持続時間」と呼ばれることがよくあります。
前述のように、ソースの平均出力は通常、仕様書に記載されています。
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レーザーを発射する時間については、明らかな理由から、レーザーに使用できるパルス持続時間が事前にプログラムされていない限り、仕様書にはそれがわかりません。
CWまたはパルスレーザー：パルスエネルギー (ジュール) = 平均出力 (ワット) * パルス持続時間 (秒)
ここでも、実際の値を使用して、出力500 WのCWレーザーを使用していると仮定します。このレーザーを対象物に正確に5秒間照射すると、500 W * 5 秒 = 2500 Jになります。
これは、この長いパルスの間にこの物体に向けられたエネルギーの総量です。
別の例：500 Wレーザーに 200ミリ秒のパルス幅が事前にプログラムされている場合、500 W * 0.2 秒 = 100 Jの総エネルギーが得られます。総エネルギーは、パルス幅/持続時間を変調することによって制御できます。
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パルスエネルギーの計算/測定が重要なのはなぜですか?
さて、レーザーパルスエネルギーの計算方法に関するこの記事を読んでいるのであれば、おそらくあなたはそれを行う必要があり、なぜそれが重要なのかをよく知っていることでしょう!
好奇心から読んでいる人のために、実際の例を次に示します。いくつかの医療および外科用途では、パルスレーザーが使用され、多くの種類の体組織を治療および切断します。
身体への永久的な損傷（必要以上のパルスエネルギー）を回避し、反対側で不完全または不正確な治療（必要以上のパルスエネルギー）を回避するために、パルスエネルギーを測定して、目的の急所付近で安定していることを確認することが必須です。
これにより、治療中の安全性と効率の両方が保証されます。
レーザーパルスエネルギーを計算するよりも適切なものは何ですか?
答えは簡単です。Gentec-EOレーザージュールメーターを使用して測定してください。
平均出力と繰り返し率の仕様を使用してパルス エネルギーを計算すると、実際の値 (レーザーが実際に出力する値) に近づく可能性がありますが、実際の値からかなり離れた値を見つける可能性が高くなります。なぜでしょう。
その主な理由は単純なものです。使っているレーザーは、仕様書に記載されている正確な平均出力を必ずしも出力するとは限りません。反復率も同じです。
さらに、平均出力は、レーザーの経年変化に伴い、時間の経過とともに大幅に変化する可能性があります。初日に得られるものは、5年後に得られるものよりもはるかに高くなる可能性があります。
ジュールメーターでパルスのエネルギーを直接測定することで、この不確実性をすべて回避できます。これにより、可能な限り最高の精度が得られます。Gentec-EOは、すべてのアプリケーションとすべてのレーザー仕様をカバーするために、非常に幅広い焦電、フォトダイオード、サーモパイル検出器を提供しています。
あなたのニーズに最適なGentec-EOジュールメーターをお探しの場合は、直接お問い合わせいただくか、レーザー エネルギーメーターのページをご覧ください。
レーザーパルス エネルギーの計算はそれほど複雑ではありません。
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