평균 출력과 출력 밀도

이 온라인 계산기를 사용하여 레이저 평균 출력과 펄스당 에너지를 평균 출력 밀도/조도 및 평균 출력으로 변환하세요. 가우스 빔과 플랫 빔 프로파일 모두에 사용할 수 있습니다.

레이저

레이저 유형

빔 프로파일

Beam shape

파라미터

결과s

빔 영역

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평균 출력

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평균 출력 밀도

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평균 출력과 출력 밀도 계산기는 어떻게 작동하나요?

평균 출력, 출력 밀도(조도), 빔 크기 사이의 관계는 모두 한 가지, 즉 시간이 지남에 따라 레이저의 수신단 표면에 어떤 일이 일어날 것인가로 귀결됩니다. 연속파 레이저의 평균 출력은 이미 알려져 있지만 펄스 레이저의 경우 각 펄스의 에너지에 펄스 수를 초 단위로 곱해야 합니다. 탑햇 형태의 빔일 경우, 출력이 표면에 고르게 분산됩니다. 즉, 출력 밀도는 단순하게 평균 출력을 빔의 단면적 크기로 나눈 값이 됩니다. 따라서 출력 밀도는 빔 크기에 반비례합니다. 레이저 빔의 출력 강도 분포를 3차원 가우스 함수(가우스 빔)로 설명하는 경우, 중심에서의 출력 밀도는 직경이 1/e²인 원형 탑햇 형태의 빔에서 기대할 수 있는 출력 밀도의 두 배가 됩니다. 두 경우의 빔 모두 일정한 발산이 있습니다(발산 계산기 참조). 이는 레이저 빔 소스로부터 더 가깝게 또는 더 멀리 이동하여 표면의 조도 또는 평균 출력 밀도를 조절할 수 있음을 뜻합니다.

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공식

레이저 평균 출력 공식은 이론적 플랫탑 또는 완벽한 TEM₀₀ 가우스 레이저 빔의 거동을 설명합니다. 따라서 실제 조건에서 얻을 수 있는 값의 근사치를 나타냅니다. 또한 가우스 빔의 직경을 측정하는 데 사용할 수 있는 여러 가지 방법이 있습니다. 그 이유는 주로 반경이 무한대에 도달할 때만 그 이론값이 0에 도달하기 때문입니다. 따라서 빔의 직경은 무한하게 됩니다. 그래서 1/e² 매개변수를 사용하여 측정하는 방법을 사용하기로 결정했습니다. 현재 시점에서 빔 직경은 가우스 함수의 최댓값의 절반(FWHM)에서 측정한 전체 직경의 약 1.699배입니다. 1/e²로 계산하면 전체 출력의 약 86.5%가 됩니다. 플랫탑 빔의 경우 방정식을 그대로 사용하지만 가우스 빔의 경우 이 방정식의 오른쪽 부분을 곱하는 계수 2가 있다는 점에 유의하십시오.

$$ \text{Average power density} \left(\frac{W}{cm^2}\right) = \frac{\text{Average power}(W)}{\text{Beam area}(cm^2)} $$

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$$ \text{Average power density} \left(\frac{W}{cm^2}\right) = \frac{\text{Energy per pulse}(J) \times \text{Repetition rate}(Hz)}{\text{Beam area}(cm^2)} $$

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