レーザパワー密度計算の近道 〜 出力密度の自動計算 〜

簡単にレーザパワー密度計算を行うにはオフィール社のレーザパワー/エネルギ密度計算システムをご利用ください。（レーザパワーセンサ、エネルギセンサを選定の際には、ビームモードを考慮してマージンをとってください。）https://www.ophiropt.com/jp/laser-measurement-instruments/laser-power-energy-meters/services/power-density-calculator

簡単にレーザ出力密度を計算する方法にご興味があれば、 ご自身で計算できる方もいらっしゃると思いますがご一読ください。

レーザのエンジニアや技術者は、様々なアプリケーションでオプティクスやレーザパワーセンサがレーザの出力密度を超えないか計算する必要が出てきます。パワー出力密度の定義はエリアあたりのパワーで、通常 W/cm2 の単位で表示されます。

出力密度の計算は複雑ではありません。単純にエリア内のビーム半径(cm)を使ってビームパワーでそのエリアを割れば求められます。しかしながら、ビームサイズは一般的にビーム直径で単位がmmとなっているので、出力密度の単位に W/cm2 にするにはmmからcmに変換します。直径を2で割って半径を算出し、πr2 を使ってエリア（単位cm2）を求め、レーザパワーでそのエリアを割れば出力密度が求められます。計算を早く簡単に行いたいフィールドエンジニアや技術者にとっては計算は少々面倒で時間を消耗するものです。

パワー密度の計算方法は、ビーム直径d(mm)がわかれば計算できます。

ビーム径1mmのパワー密度の場合は、以下のようになります。

パワー÷π(0.5mm)2 となり、これを d2 とします。

この計算式はフラットトップビームでパワー密度が均一であると仮定した場合になります。ガウシアンビームでビームウエスト(mm)の場合、この計算式を上記の計算式を含むように２倍にします。（倍数はガウシアンビームのためであり、ピークパワーのセンターは平均パワー密度の２倍です。この値は実際には250よりも255に近いですが、この誤差は取るに足らず約2%の誤差です。255よりも覚えやすく計算しやすいので我々は単純に250で計算しています。）

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