平均出力と出力密度
このオンライン計算機を使用して、レーザーの平均出力とパルスあたりのエネルギーを平均出力密度/放射照度と平均出力に変換します。ガウシアンビームプロファイルとフラットビームプロファイルの両方に適応します。
平均出力と出力密度計算機はどのように機能しますか?
平均出力、出力密度 (放射照度)、およびビームサイズの関係はすべて、時間の経過とともにレーザーの受信端で表面に何が起こるかという1つのことに帰着します。連続波レーザーの場合、平均出力はすでにわかっていますが、パルスレーザーの場合は、各パルスのエネルギーに1秒あたりのパルス数を掛ける必要があります。ビームがシルクハットのような形状の場合、出力は表面に均等に分散されます。これは、出力密度が単純に平均出力をビーム断面のサイズで割ったものであることを意味します。したがって、出力密度はビームサイズに反比例します。レーザービームの出力強度分布が3次元ガウス関数 (ガウシアンビーム) として記述される場合、中心でのその出力密度は、直径が1/e²に等しい円形のトップハット形状のビームに推定される値の2倍になります。どちらの場合も、ビームには一定の発散があります (発散については計算機を参照してください)。これは、表面をレーザー光源に近づけたり遠ざけたりすることで、表面の放射照度または平均出力密度を変調できることを意味します。
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数式
レーザー平均出力式は、理論上のフラットトップまたは完全な TEM₀₀ ガウシアンレーザービームの挙動を表しています。そのような場合、それらは実際の条件で得られる値の近似値を表しています。また、ガウシアンビームの直径を測定するために使用できる複数の方法があります。この理由は主に、半径が無限大に達したときにのみ理論値が 0 になるという事実に由来します。したがって、ビームの直径は無限になります。そこで、1/e²パラメータを使用して測定する方法を使用することにしました。この時点で、ビーム径は、ガウス関数 (FWHM) の最大値の半分で測定された全径の約1.699倍になります。1/e²では、総電力の約86.5%に相当します。フラットトップ ビームの場合、式はそのまま使用されますが、ガウシアンビームの場合、これらの式の右辺を乗算する係数 2 があることに注意してください。
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