Osnovni parametri laserskog sustava

Osnovni parametrilaserski sustav

U brojnim područjima primjene kao što su obrada materijala, laserska kirurgija i daljinsko istraživanje, iako postoje mnoge vrste laserskih sustava, oni često dijele neke zajedničke osnovne parametre. Uspostavljanje jedinstvenog sustava terminologije parametara može pomoći u izbjegavanju zbrke u izražavanju i omogućiti korisnicima da preciznije odaberu i konfiguriraju laserske sustave i komponente, čime se zadovoljavaju potrebe specifičnih scenarija.

Osnovni parametri

Valna duljina (uobičajene jedinice: nm do μm)

Valna duljina odražava frekvencijske karakteristike svjetlosnih valova koje laser emitira u svemiru. Različiti scenariji primjene imaju različite zahtjeve za valne duljine: U obradi materijala, brzina apsorpcije materijala za određene valne duljine varira, što će utjecati na učinak obrade. U primjenama daljinskog istraživanja postoje razlike u apsorpciji i interferenciji različitih valnih duljina od strane atmosfere. U medicinskim primjenama, apsorpcija lasera kod ljudi različitih boja kože također varira ovisno o valnoj duljini. Zbog manje fokusirane točke, laseri kraćih valnih duljina ilaserski optički uređajiimaju prednost u stvaranju malih i preciznih elemenata, generirajući vrlo malo perifernog zagrijavanja. Međutim, u usporedbi s laserima s većim valnim duljinama, obično su skuplji i skloniji oštećenjima.

2. Snaga i energija (Uobičajene jedinice: W ili J)

Snaga lasera obično se mjeri u vatima (W) i koristi se za mjerenje izlaza kontinuiranih lasera ili prosječne snage pulsirajućih lasera. Kod pulsirajućih lasera, energija jednog pulsa izravno je proporcionalna prosječnoj snazi ​​i obrnuto proporcionalna frekvenciji ponavljanja, a jedinica je džul (J). Što je veća snaga ili energija, to je obično veći trošak lasera, veći je zahtjev za odvođenjem topline, a sukladno tome raste i poteškoća održavanja dobre kvalitete snopa.

Energija impulsa = prosječna frekvencija ponavljanja snage Energija impulsa = prosječna frekvencija ponavljanja snage

3. Trajanje impulsa (uobičajene jedinice: fs do ms)

Trajanje laserskog impulsa, također poznato kao širina impulsa, općenito se definira kao vrijeme potrebno zalasersnaga da poraste do polovice svog vrha (FWHM) (Slika 1). Širina impulsa ultrabrzih lasera je izuzetno kratka, obično u rasponu od pikosekundi (10⁻¹² sekundi) do atosekundi (10⁻¹8 sekundi).

4. Brzina ponavljanja (uobičajene jedinice: Hz do MHz)

Brzina ponavljanjapulsirajući laser(tj. frekvencija ponavljanja impulsa) opisuje broj impulsa emitiranih u sekundi, odnosno recipročnu vrijednost razmaka vremenskih impulsa (Slika 1). Kao što je ranije spomenuto, brzina ponavljanja obrnuto je proporcionalna energiji impulsa i izravno proporcionalna prosječnoj snazi. Iako brzina ponavljanja obično ovisi o mediju laserskog pojačanja, u mnogim slučajevima brzina ponavljanja može varirati. Što je veća brzina ponavljanja, to je kraće vrijeme toplinske relaksacije površine laserskog optičkog elementa i konačne fokusirane točke, što omogućuje brže zagrijavanje materijala.

5. Koherentna duljina (Uobičajene jedinice: mm do cm)

Laseri imaju koherenciju, što znači da postoji fiksni odnos između faznih vrijednosti električnog polja u različitim vremenima ili položajima. To je zato što se laseri generiraju stimuliranom emisijom, što se razlikuje od većine drugih vrsta izvora svjetlosti. Tijekom cijelog procesa širenja, koherencija postupno slabi, a koherentna duljina lasera definira udaljenost na kojoj njegova vremenska koherencija održava određenu masu.

6. Polarizacija

Polarizacija definira smjer električnog polja svjetlosnih valova, koji je uvijek okomit na smjer širenja. U većini slučajeva, laseri su linearno polarizirani, što znači da emitirano električno polje uvijek pokazuje u istom smjeru. Nepolarizirana svjetlost generira električna polja usmjerena u mnogo različitih smjerova. Stupanj polarizacije obično se izražava kao omjer optičke snage dvaju ortogonalnih stanja polarizacije, kao što je 100:1 ili 500:1.