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Stephi391
Anmeldungsdatum: 15.04.2012
Beiträge: 107
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 Stephi391 Verfasst am: 15. Apr 2016 11:19 Titel: Berechnung Pulsenergie |
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Meine Frage:
Hey Leute,
ich soll ein Programm zur Berechnung der Pulsenergie schreiben. Als Input sollen dabei die CW-Leistung eines Pulslasers, die Repetionsrate und die Pulslänge dienen. Leider hab ich noch keine Möglichkeit gefunden wie ich diese Größen kombinieren muss um auf die Pulsenergie zu kommen.
Meine Ideen:
Die einzige Formel, die ich bin jetzt gefunde habe ist:
P=W/T
Wobei P die mittlere Leistung, W die Pulsenergie und T der zeitliche Abstand zwischen zwei Pulsen ist.
Kann ich hiermit die Pulsengergie bestimmen?
LG Stephi |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7246
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| Steffen Bühler Verfasst am: 15. Apr 2016 11:31 Titel: |
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Energie ist zunächst Leistung mal Zeit, das ist richtig. Wenn der Laser also konstant eingeschaltet bleiben würde, wäre die Rechnung richtig. Nun aber wird er ja regelmäßig ein- und ausgeschaltet. Wenn dieses Ein-/Ausschalten beispielsweise im selben Verhältnis erfolgt (50:50), wird sich die Energie halbieren.
Kommst Du jetzt schon weiter?
Viele Grüße
Steffen |
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Stephi391
Anmeldungsdatum: 15.04.2012
Beiträge: 107
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| Stephi391 Verfasst am: 15. Apr 2016 12:55 Titel: |
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Wenn ich die mittlere Leistung also die cw leistung nehme müsste das ein und ausschalten doch schon berücksichtigt sein oder? |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7246
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| Steffen Bühler Verfasst am: 15. Apr 2016 13:19 Titel: |
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Nein, eben nicht. Das cw steht für "continuous wave", also konstante Leistung. |
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Stephi391
Anmeldungsdatum: 15.04.2012
Beiträge: 107
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| Stephi391 Verfasst am: 15. Apr 2016 13:30 Titel: |
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Ok aber ich kenn ja das verhältnis zwischen an und aus nicht.oder steckt das irgendwie in der pulsdauer und der reprate? |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7246
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| Steffen Bühler Verfasst am: 15. Apr 2016 13:33 Titel: |
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Genau da steckt's drin. Zum Beispiel Pulsdauer eine Sekunde alle zehn Sekunden wiederholt ist 1:10. Dann wäre nur ein Zehntel der Energie da. |
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Stephi391
Anmeldungsdatum: 15.04.2012
Beiträge: 107
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| Stephi391 Verfasst am: 15. Apr 2016 13:38 Titel: |
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Hab ich dann die formel:
Pulsenergie=cw-leistung×pulslänge/reprate ? |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7246
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| Steffen Bühler Verfasst am: 15. Apr 2016 13:51 Titel: |
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Da Pulslänge und Wiederholrate beides Zeiten sind, berechnest Du mit dieser Formel lediglich die durchschnittliche Leistung. Um Energie zu erhalten, musst Du nun noch irgendeine Zeit angeben, wie lange also diese mittlere Leistung strahlen soll.
Nun schreibst Du ja, die einzigen Parameter sollen Leistung, Pulslänge und Wiederholrate sein. Somit könntest Du also die mittlere Energie während einer Periode angeben. Oder Du nimmst Dir irgendeine brauchbare feste Zeit, etwa eine Minute, und gibst die Joule an, die der Laser während dieser Zeit umsetzt. |
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Stephi391
Anmeldungsdatum: 15.04.2012
Beiträge: 107
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| Stephi391 Verfasst am: 15. Apr 2016 14:04 Titel: |
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Also einfach noch mit ner festen zeit multiplizieren? |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5787
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 15. Apr 2016 14:10 Titel: |
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Ist die "Pulsenergie" nicht die Energie eines einzelnen Pulses. Also einfach Leistung mal Pulslänge?
Gruß
Marco |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5787
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 15. Apr 2016 14:21 Titel: |
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Außerdem bin ich eigentlich eher der Meinung, dass die CW-Leistungsangabe anders gemeint ist. Eigentlich macht diese Angabe bei einem gepulsten Laser nicht viel Sinn, meine ich.
Ich würde also aus dem Text eher verstehen, dass die CW-Leistungsangabe eben die durchschnittliche Leistung meint (wie sie bei einem "ungepulsten Laser im Vergleich" wäre oder so ähnlich).
Meine Auffassung nach würde man also gerade anders herum rechnen müssen: Aus der durchschnittlichen CW-Leistung musst Du zuerst die deutlich höhere Leistung während eines Impulses berechnen mit dem Faktor, den Ihr ja schon ermittelt habt. Diese höhere Leistung musst Du dann mit der Pulslänge multiplizieren, um auf die Energie eines einzelnen Pulses zu kommen.
Aber ich kann da auch komplett falsch liegen, keine Ahnung...
Gruß
Marco |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7246
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| Steffen Bühler Verfasst am: 15. Apr 2016 14:21 Titel: |
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@Stephi391: Ja, so würde ich das tun.
@as_string: Hm, das könnte natürlich auch gemeint sein. Ich hätte jetzt die "mittlere gepulste Energie" verstanden. Vielleicht kann Stephi391 mehr dazu sagen.
Viele Grüße
Steffen |
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Stephi391
Anmeldungsdatum: 15.04.2012
Beiträge: 107
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| Stephi391 Verfasst am: 15. Apr 2016 14:26 Titel: |
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Also gesucht ist wirklich die Energie eines einzelnen Pulses und die cw leistung beim pulslaser hat mir ein kollege so erklärt dass mit einem power meter nur die mittlere leistung gemessen werden kann da die pulse sehr schnell aufeinander folgen.vielleicht bringt das jetzt mehr klarheit in mein anliegen? |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7246
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| Steffen Bühler Verfasst am: 15. Apr 2016 14:30 Titel: |
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Ok, dann hat Marco recht, sorry. Kommst Du nun weiter? |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5787
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 15. Apr 2016 14:33 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: | | @as_string: Hm, das könnte natürlich auch gemeint sein. Ich hätte jetzt die "mittlere gepulste Energie" verstanden. Vielleicht kann Stephi391 mehr dazu sagen. |
Ich persönlich hab halt diese Formulierung:
| Stephi391 hat Folgendes geschrieben: | | die CW-Leistung eines Pulslasers |
so noch nie gesehen (was einfach auch daran liegen kann, dass ich von der Thematik auch keine Ahnung habe...  )
Und sie erscheint mir auch nicht wirklich sinnvoll zu sein. Angenommen ich hätte eine Laser, den ich sowohl gepulst als auch CW verwenden kann. Dann wäre die Leistung im "CW-Modus" ja sicherlich niedriger, als die Leistung der einzelnen Pulse. Aber tendenziell immer noch höher, als die durchschnittliche Leistung im "gepulsten Modus", denke ich. Dann hätte aber die Angabe einer CW-Leistung für einen gepulsten Laser ja gar keinen Wert.
Also, ich kann damit einfach nicht wirklich etwas anfangen... Ich kenne es eben nur so, dass man bei Pulslasern eine Leistungsangabe hat, die aber nur die Leistung während eines einzelnen (unter Umständen sehr kurzen) Pulses angibt, so dass dann extrem hohe Werte raus kommen. Wenn explizit von einer CW-Leistung die Rede ist, würde ich eben darunter im Gegensatz zur normalen Leistungsangabe eher die durchschnittliche Leistung verstehen.
Wie gesagt: Ich habe eigentlich gar keine Ahnung davon. Das ist gerade eher Rumraten was ich hier tue...
Gruß
Marco
Edit: OK, da habe ich zu lange geschrieben. Allerdings finde ich die Bezeichnung "CW-Leistung" zumindest irreführend wenn nicht sogar falsch. Warum nicht einfach "durchschnittliche Leistung" sagen? |
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Stephi391
Anmeldungsdatum: 15.04.2012
Beiträge: 107
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| Stephi391 Verfasst am: 15. Apr 2016 14:36 Titel: |
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Jetzt bin ich total verwirrt.... |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7246
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| Steffen Bühler Verfasst am: 15. Apr 2016 14:40 Titel: |
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Sagen wir mal, die gemessene Leistung ist 1 Milliwatt, die Pulsdauer eine Mikrosekunde und die Wiederholdauer 1 Millisekunde.
Durch das kleine Tastverhältnis von 1:1000 zeigt der Leistungsmesser, wie Dein Kollege erklärt hat, eben nur ein Tausendstel der Spitzenleistung an, die ist also 1 Watt.
Und nun multipliziere dieses 1 Watt mit der Pulsdauer, um die tatsächliche Pulsenergie zu bekommen. |
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Stephi391
Anmeldungsdatum: 15.04.2012
Beiträge: 107
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| Stephi391 Verfasst am: 15. Apr 2016 14:52 Titel: |
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Wäre das nicht das gleiche wie wenn ich gleich die mittlere leistung mit der wiederholrate multipliziere? Und damit wären wir wieder bei der von mir am anfang vorgeschlagenen formel |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7246
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| Steffen Bühler Verfasst am: 15. Apr 2016 15:04 Titel: |
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Öhm, ja, in der Tat. 
Du siehst, wir haben hier alle mit sowas nicht die Riesen-Erfahrung.
Zumindest haben wir nun Deine anfängliche Formel hergeleitet. Ist ja auch was. |
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Stephi391
Anmeldungsdatum: 15.04.2012
Beiträge: 107
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| Stephi391 Verfasst am: 15. Apr 2016 15:07 Titel: |
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Vielen Dank  jetzt frag ich mich nur warum mein chef unbedingt möchte dass ich die pulslänge mit einbeziehe^^ |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5787
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| as_string Verfasst am: 15. Apr 2016 15:09 Titel: |
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Achso... Das hatte ich nicht so genau gelesen. Ja, wenn Du die Pulsrate hast und die Energie pro eines einzelnen Pulses wissen willst, dann brauchst Du die mittlere Leistung nur einfach nur durch die Pulsrate teilen (nicht multiplizieren!)
Je mehr Pulse pro Zeiteinheit, desto weniger Energie muss ein einzelner haben.
Gruß
Marco |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5787
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| as_string Verfasst am: 15. Apr 2016 15:10 Titel: |
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Also eigentlich ganz einfach: Ein Puls hat eine bestimmte Energie, sagen wir  . Die mittlere Leistung  ist dann natürlich die Rate  dieser Pulse mal der Energie eines einzelnen.
Diese Gleichung kannst Du einfach umstellen.
Gruß
Marco |
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Stephi391
Anmeldungsdatum: 15.04.2012
Beiträge: 107
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| Stephi391 Verfasst am: 15. Apr 2016 15:13 Titel: |
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Ja is richtig.Dankeschön. Nur wozu die pulslänge?^^ |
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Stephi391
Anmeldungsdatum: 15.04.2012
Beiträge: 107
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| Stephi391 Verfasst am: 16. Apr 2016 13:26 Titel: |
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Ich habe jetzt den ersten Schritt programmiert. Als nächstes soll ich jedoch die Energiedichte und die Leistungsdichte ausgeben. Das ist ja Energie bzw. Leistung pro Fläche. Welche Fläche nutzt man da bei einem gepulsten Laser und was muss ich dabei noch beachten?
Ich habe bis jetzt überlegt, dass ich ja die Energiedichte eines Pulses damit berechnet könnte, dass ich die Pulsenergie durch den Strahldurchmesser teile. Ist das korrekt? Aber welche Leistung dividiere ich durch den Strahldurchmesser für die Leistungsdichte? |
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