Osnovni parametri laserskega sistema

Osnovni parametrilaserski sistem

Na številnih področjih uporabe, kot so obdelava materialov, laserska kirurgija in daljinsko zaznavanje, čeprav obstaja veliko vrst laserskih sistemov, imajo pogosto nekatere skupne osnovne parametre. Vzpostavitev enotnega sistema terminologije parametrov lahko pomaga preprečiti zmedo pri izražanju in uporabnikom omogoči natančnejšo izbiro in konfiguracijo laserskih sistemov in komponent, s čimer se zadosti potrebam specifičnih scenarijev.

Osnovni parametri

Valovna dolžina (običajne enote: nm do μm)

Valovna dolžina odraža frekvenčne značilnosti svetlobnih valov, ki jih oddaja laser v vesolju. Različni scenariji uporabe imajo različne zahteve glede valovnih dolžin: Pri obdelavi materialov se stopnja absorpcije materialov za določene valovne dolžine razlikuje, kar vpliva na učinek obdelave. Pri aplikacijah daljinskega zaznavanja obstajajo razlike v absorpciji in interferenci različnih valovnih dolžin z atmosfero. V medicinskih aplikacijah se absorpcija laserjev pri ljudeh različnih barv kože prav tako razlikuje glede na valovno dolžino. Zaradi manjše fokusirane točke se laserji s krajšimi valovnimi dolžinami inlaserske optične napraveimajo prednost pri ustvarjanju majhnih in natančnih značilnosti, saj ustvarjajo zelo malo perifernega segrevanja. Vendar so v primerjavi z laserji z daljšimi valovnimi dolžinami običajno dražji in bolj nagnjeni k poškodbam.

2. Moč in energija (običajne enote: W ali J)

Moč laserja se običajno meri v vatih (W) in se uporablja za merjenje izhodne moči neprekinjenih laserjev ali povprečne moči pulznih laserjev. Pri pulznih laserjih je energija enega samega impulza neposredno sorazmerna s povprečno močjo in obratno sorazmerna s frekvenco ponavljanja, pri čemer je enota džuli (J). Višja kot je moč ali energija, višji so običajno stroški laserja, večje so zahteve glede odvajanja toplote in ustrezno se poveča tudi težavnost vzdrževanja dobre kakovosti žarka.

Energija impulza = povprečna frekvenca ponovitve moči Energija impulza = povprečna frekvenca ponovitve moči

3. Trajanje impulza (običajne enote: fs do ms)

Trajanje laserskega impulza, znano tudi kot širina impulza, je običajno opredeljeno kot čas, ki ga potrebuje zalasermoč naraste na polovico svojega vrha (FWHM) (slika 1). Širina impulza ultrahitrih laserjev je izjemno kratka, običajno se giblje od pikosekund (10⁻¹² sekund) do atosekund (10⁻¹⁸ sekund).

4. Frekvenca ponavljanja (običajne enote: Hz do MHz)

Stopnja ponavljanjapulzni laser(tj. frekvenca ponavljanja impulzov) opisuje število impulzov, ki se oddajajo na sekundo, torej recipročno vrednost razmika med časovnimi impulzi (slika 1). Kot smo že omenili, je frekvenca ponavljanja obratno sorazmerna z energijo impulza in neposredno sorazmerna s povprečno močjo. Čeprav je frekvenca ponavljanja običajno odvisna od medija za ojačanje laserja, se lahko v mnogih primerih frekvenca ponavljanja spreminja. Višja kot je frekvenca ponavljanja, krajši je čas toplotne relaksacije površine laserskega optičnega elementa in končne fokusirane točke, kar omogoča hitrejše segrevanje materiala.

5. Koherentna dolžina (običajne enote: mm do cm)

Laserji imajo koherenco, kar pomeni, da obstaja fiksno razmerje med faznimi vrednostmi električnega polja v različnih časih ali položajih. To je zato, ker laserje ustvarja stimulirana emisija, ki se razlikuje od večine drugih vrst svetlobnih virov. Med celotnim procesom širjenja koherenca postopoma slabi, koherenčna dolžina laserja pa določa razdaljo, na kateri njegova časovna koherenca ohranja določeno maso.

6. Polarizacija

Polarizacija določa smer električnega polja svetlobnih valov, ki je vedno pravokotna na smer širjenja. V večini primerov so laserji linearno polarizirani, kar pomeni, da oddano električno polje vedno kaže v isto smer. Nepolarizirana svetloba ustvarja električna polja, ki kažejo v številne različne smeri. Stopnja polarizacije se običajno izrazi kot razmerje med optično močjo dveh ortogonalnih polarizacijskih stanj, na primer 100:1 ali 500:1.