Mittlere Leistung und Leistungsdichte
Mit diesem Online-Rechner können Sie die mittlere Laserleistung und Energie pro Impuls in mittlere Leistungsdichte/Bestrahlungsstärke und mittlere Leistung umrechnen. Funktioniert sowohl für Gauß'sche als auch für flache Strahlprofile.
WIE FUNKTIONIERT DER RECHNER FÜR MITTLERE LEISTUNG UND LEISTUNGSDICHTE?
Das Verhältnis zwischen durchschnittlicher Leistung, Leistungsdichte (Bestrahlungsstärke) und Strahlgröße hängt vor allem davon ab, was mit der Oberfläche am Empfangsende des Lasers im Laufe der Zeit geschieht. Bei einem Dauerstrichlaser ist die durchschnittliche Leistung bereits bekannt, aber bei einem gepulsten Laser muss die Energie in jedem Puls mit der Anzahl der Pulse pro Sekunde multipliziert werden. Wenn der Strahl wie ein Zylinderhut („Top-Hat“) geformt ist, wird die Leistung gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt. Das bedeutet, dass die Leistungsdichte ganz einfach die durchschnittliche Leistung geteilt durch die Größe des Strahlquerschnitts ist. Die Leistungsdichte ist also umgekehrt proportional zur Strahlgröße. Wird die Leistungsintensitätsverteilung eines Laserstrahls als dreidimensionale Gauß-Funktion (Gauß-Strahl) beschrieben, so ist seine Leistungsdichte im Zentrum doppelt so hoch wie bei einem kreisförmigen, Top-Hat-ähnlichen Strahl mit einem Durchmesser von 1/e² zu erwarten wäre. In beiden Fällen hat der Strahl eine gewisse Divergenz (siehe unseren Divergenz-Rechner). Das bedeutet, dass man die Bestrahlungsstärke oder die durchschnittliche Leistungsdichte auf einer Oberfläche modulieren kann, indem man sie der Laserstrahlquelle nähert oder von ihr weg bewegt.
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FORMELN
Die Formeln für die durchschnittliche Laserleistung beschreiben das Verhalten eines theoretischen Flat-Top- oder eines perfekten perfekten TEM₀₀ Gauß-Strahls. Sie stellen somit eine Annäherung an die Werte dar, die man unter realen Bedingungen erhalten würde. Außerdem gibt es mehrere Methoden, um den Durchmesser eines Gaußschen Strahls zu messen. Der Grund dafür liegt hauptsächlich darin, dass sein theoretischer Wert erst dann 0 erreicht, wenn der Radius unendlich wird. Daher hätte der Strahl einen unendlichen Durchmesser. Wir haben uns daher für die Methode entschieden, bei der der Parameter 1/e² verwendet wird. An diesem Punkt beträgt der Strahldurchmesser etwa das 1,699-fache des vollen Durchmessers, gemessen beim halben Maximum einer Gaußfunktion (FWHM). Bei 1/e² macht sie etwa 86,5 % der Gesamtleistung aus. Beachten Sie, dass für einen Flat-Top-Strahl die Gleichungen genauso verwendet werden. Für einen Gauß-Strahl gibt es jedoch einen Faktor 2, der den rechten Teil dieser Gleichungen multipliziert.
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