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L I C H T   M E S S E N   (Fortsetzung)

7. Laserstrahlung messen (Fortsetzung)


7.3 Leistungsbereich
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Schlagwoerter:
EMPFINDLICHKEIT | ZERSTOERSCHWELLE | DAEMPFUNG


Auftretende Leistungen:

Laserstrahlung transportiert Leistung, wie das auch jede andere Art Licht tut. Aber Betrag und Dichte der Laserleistung ueberstreichen einen viel groesseren Bereich, als man von ueblichen Lichtanwendungen kennt.

a) Am unteren Ende betrachten wir mal das Empfangs-Ende einer Faseroptik-Uebertragungsleitung:
Die empfangene Energie pro Impuls duerfte nah an der Rauschgrenze liegen, sagen wir etwa 100 Photonen.
Mit einer Photonen-Energie von
   E(photon) = h * (ny)     von Abschn. 3

und bei Infrarot-Wellenlaengen von etwa
    (lambda) = 1,5 E-6 m ,

die sich umrechnen lassen in Infrarot-Frequenzen von etwa
   (ny) = (3 E8 m/s) / (1,5 E-6 m) = 2 E14 Hz ,

wird die Energie eines empfangenen 100-Photonen-Impulses zu:
     E(100Photonen) = 100 * 6,626 E-34 W*s^2 * 2 E14 s^(-1) = 13 E-18 W*s
     E = 13 Atto-Joule!

Auch bei Pulswiederholfrequenzen im 100-GHz-Bereich bedeutet das eine zarte mittlere Leistung von nur
     P = 13 E-18 W*s * 100 E9 s^(-1) = 1300 E-9 W
     P = 0,0013 mW

b) Am oberen Ende sieht man enorme Dichten von Leistung und Energie. Der Grund: Laserlicht kann bequem verstaerkt, kollimiert (= parallelgerichtet) und fokussiert (= auf einen Brennfleck gebuendelt) werden. Laser-Schweissmaschinen mit Kilowatt-Leistungen sind augenfaellige (hoffentlich nicht augenzerstoerende) Grossereignisse. Und Kernfusionsversuche brauchen riesige  2 Mega-Joule  von Laserenergie pro Schuss (1).
Diese fusionszuendende Energie muss in blossen  10 ns  uebertragen werden; das ergibt Momentanleistungen von
     P = 2E6 W*s / 10E-9 s
     P = 200E12 W
oder 200 Terawatt!


Radiometer-Messbereiche:

Es ist das alte Messgeraeteproblem: ein Geraet mit hoher NachweisEMPFINDLICHKEIT ist nicht robust genug fuer schwere Belastungen (und umgekehrt). Beim Radiometer (Strahlungsleistungsmessgeraet) liegt zwischen EMPFINDLICHKEIT (oder zumindest Aufloesung) einerseits und der ZERSTOERSCHWELLE andererseits ein Faktor von  10^4  bis  10^9 , je nach Geraetetyp.

Diese Bereiche werden ueber die ueblichen  10^6  von guten (Silizium-)Fotodioden hinaus erweitert durch den Gebrauch von verschiedenen DAEMPFUNGs-Vorrichtungen: Irisblenden, Graufilter, Strahlteiler und aehnliches.

Bei Laser-Radiometern findet man oft extrem robuste Empfaenger  --  man sieht ihnen deutlich die Belastbarkeit an.

Achten Sie bei der Auswahl eines Radiometers fuer Ihre Laser-Anwendung darauf, dass der Leistungsbereich passen muss.


Geraetebeispiele:

Die Bilder 7.3-a, 7.3-b und 7.3-c zeigen eine Sammlung von Laser-Radiometern aus dem Internet; wenn Sie selber suchen, werden Sie leicht noch ein weiteres Dutzend finden.


Bild 7.3-a: Laser-Leistungsmesser von Kentek (31 kByte)

Bild 7.3-b: Laser-Leistungsmesser von New Focus / Edmund Optics (18 kByte)

Bild 7.3-c: verschiedene Mess-Empfaenger von OPHIR (110 kByte)



Link-Liste
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Gegenstand benutzt in Quelle
Laser-Energie fuer NIF-Project Textreferenz (1) Lawrence Livermore National Laboratory
Niedrigpreis-Laser-Radiometer Bild 7.3-a Kentek
Kompakt-Laser-Radiometer Bild 7.3-b NEW FOCUS
Kompakt-Laser-Radiometer Bild 7.3-b Edmund Optics
Messempfaenger fuer Laser-Radiometer Bild 7.3-c Ophir



Fortsetzung: 8. Vergleichstabellen

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Letzte Aenderung 26.3.2004 18:22