Laserhelligkeitsrechner

Die Laserhelligkeit beschreibt, wie stark optische Leistung auf eine kleine Fläche und einen engen Bereich von Ausbreitungswinkeln konzentriert ist. Dieser Rechner ermittelt mittlere Bestrahlungsstärke, Strahlfläche und Strahldichte aus drei praxisnahen Angaben: Dauerstrichleistung, kreisförmigem Strahldurchmesser und Divergenzhalbwinkel im Fernfeld. Die Bestrahlungsstärke ist die Leistung geteilt durch die beleuchtete Fläche; bei der Strahldichte wird zusätzlich durch den Raumwinkel geteilt. Diese Größen helfen beim Vergleich von Strahlen, die dieselbe Leistung, aber sehr unterschiedliche Fokussierungs- und Ausbreitungseigenschaften haben. Die Strahlfläche wird als Pi mal Radius zum Quadrat berechnet, nachdem der eingegebene Durchmesser von Millimetern in Meter umgerechnet wurde. Die mittlere Bestrahlungsstärke ist anschließend die Leistung geteilt durch diese Fläche. Zur Abschätzung der Strahldichte behandelt der Rechner die Winkelverteilung als kleinen kreisförmigen Kegel mit einem Raumwinkel von näherungsweise Pi mal dem Quadrat des Divergenzhalbwinkels. Milliradiant werden vor dem Quadrieren in Radiant umgerechnet. Da die Divergenz quadratisch eingeht, kann bereits eine mäßige Verringerung der Winkelaufweitung die Strahldichte erheblich erhöhen. Die Strahldefinition ist entscheidend. Gaußförmige Laserstrahlen haben keinen scharfen Rand, und ein angegebener 1/e²-Durchmesser umfasst nur einen bestimmten Anteil der Gesamtleistung. Dieses Werkzeug verwendet diesen Durchmesser als effektive Kreisfläche und gibt daher die mittlere Leistungsdichte über diese Fläche an. Die maximale Bestrahlungsstärke auf der Achse eines idealen Gaußprofils beträgt ungefähr das Doppelte des Mittelwerts auf Basis der 1/e²-Fläche. Ein Top-Hat-Strahl ist dagegen innerhalb seiner angegebenen Apertur annähernd gleichmäßig. Verwenden Sie Messwerte aus demselben Betriebszustand. Die Laserleistung kann sich mit Treiberstrom, Temperatur, optischen Verlusten und Pulssteuerung ändern. Bei Diodenlasern können Strahldurchmesser und Divergenz außerdem getrennt für die schnelle und langsame Achse angegeben sein. Dann ist ein elliptisches Modell geeigneter als die hier verwendete Kreisnäherung. Gepulste Systeme erfordern neben der mittleren Leistung auch eine Analyse von Spitzenleistung und Pulsdauer. Die Laserbestrahlungsstärke ist für Materialbearbeitung, Detektorauswahl, optische Kommunikation, Mikroskopie, Pumpen und Sicherheitsbewertungen wichtig. Die Strahldichte ist besonders hilfreich, um zu beurteilen, wie gut sich eine Quelle fokussieren oder in ein optisches System einkoppeln lässt. Der Rechner liefert nachvollziehbare Näherungen erster Ordnung, ersetzt aber keine formelle Bewertung der Lasergefährdung. Verwenden Sie bei gefährlichen Strahlen stets zertifizierte Messungen, geeigneten Augenschutz, technische Schutzmaßnahmen und die anwendbare Sicherheitsnorm.