レーザー輝度計算機

レーザー輝度は、光出力が小さな面積と狭い伝搬角度範囲にどれだけ集中しているかを表します。この計算機は、連続波レーザー出力、円形ビーム径、遠視野の半角発散角という三つの実用的な仕様から、平均放射照度、ビーム面積、放射輝度を求めます。放射照度は出力を照射面積で割った量であり、放射輝度はさらに立体角でも割った量です。出力が同じでも集光や伝搬の特性が大きく異なるビームを比較する際に役立ちます。 入力されたミリメートル単位の直径をメートルに換算し、円周率と半径の二乗の積からビーム面積を求めます。平均放射照度は出力をその面積で割った値です。放射輝度の推定では、角度分布を小さな円錐として扱い、立体角を円周率と半角発散角の二乗の積で近似します。ミリラジアンはラジアンに換算してから二乗します。発散角が二乗で効くため、角度の広がりが少し改善するだけでも放射輝度が大きく向上する場合があります。 ビームの定義は重要です。ガウシアンレーザーには明確な境界がなく、仕様に記載された 1/e² 径に含まれるのは全出力の一定割合であって、すべてではありません。このツールはその直径を有効な円形照射領域として使用し、その領域の平均パワー密度を表示します。理想的なガウシアン分布では、軸上のピーク放射照度は 1/e² 面積に基づく平均値のおよそ二倍です。一方、トップハットビームは公称開口内でほぼ均一です。 同じ動作条件で測定した値を使用してください。レーザー出力は駆動電流、温度、光学損失、パルスのタイミングによって変化します。半導体レーザーでは、ビーム径と発散角がファスト軸とスロー軸で別々に指定されることもあります。その場合、ここで用いる円形近似より楕円モデルが適切です。パルスシステムでは、平均出力に加えてピーク出力とパルス幅の解析が必要です。 レーザーの放射照度は、材料加工、検出器の選定、光通信、顕微鏡観察、励起、安全性評価に重要です。放射輝度は、光源をどれだけ効率よく集光したり光学系に結合したりできるかを判断する際に特に有用です。この計算機は根拠の明確な一次近似を提供しますが、正式なレーザー危険性評価の代わりにはなりません。危険なビームを扱う際は、必ず認証された測定、適切な保護眼鏡、工学的対策を用い、適用される安全規格に従ってください。