雷射功率密度與能量密度

雷射功率密度與能量密度

日期：2021/10/04

功率和能量密度是評估雷射光學時重要參數，關係到光學部件是否會損壞。

單位 定義
功率 (W or J/s) 每單位時間的光能量，例如激光束傳遞的能量。
能量 (J) 存儲在電磁輻射中的勢能，通過對時間的功率積分得到。
功率密度 (W/cm2) 單位面積功率。
能量密度 (W/cm2) 單位面積的能量。
線性功率密度 (W/cm2) 通過總功率 除以 1/e2光束直徑來描述連續(CW)雷射的雷射損傷閾值 (LIDT) 的平頂光束功率的線性分佈。
線性功率密度僅適用於平頂光束，如是高斯分布光束需要進行調整。


雷射光束分布主要分成二種:
高斯分佈
功率在雷射光軸上時最高，並隨著光軸偏差的增加而降低。


平頂分佈
雷射的橫截面上具有均勻的功率。因此，平頂雷射沒有峰值功率。


而且高斯光束的峰值功率約為平頂光束的平均功率兩倍。

雷射功率密度與能量密度

雷射功率密度與能量密度

雷射束中的熱點或功率的局部波動通常會扭曲其高斯分佈。除非熱點功率超過光軸上的功率，否則熱點不會影響峰值功率。

在雷射加工應用時，切割可能不那麼準確並且也可能偏離光軸心。在微加工應用中，用戶更無法通過簡單地功率量測辨別製程的問題。相反，需要仔細監測光束輪廓。如右圖所示。
雷射功率密度與能量密度 光束輪廓分析儀器，一般會採用相機為檢測工具搭配各廠家自行撰寫的軟體去分析光束的輪廓資訊，以下為業界最常見的光束分析儀 OPHIR-SP920s

 

雷射功率密度與能量密度 雷射功率密度與能量密度

參考規格: 

●  Wavelengths 190-1100nm
●  Beam Sizes 44μm – 5.3mm
●  Interface USB 3.0
●  Sensor Type Silicon CCD
●  Compatible Light SourcesCW, Pulsed
●  Active Area 5.3mm x 7.1mm
●  Elements 1624 x 1224
●  Effective Pixel Pitch 4.4μm
●  Dynamic Range 60 dB
●  Frame Rate at Full Resolution 15 fps
●  Compliance CE, UKCA, China RoHS

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