Pomembni parametri karakterizacije delovanja laserskega sistema

1. Valovna dolžina (enota: nm do μm)

Thevalovna dolžina laserjapredstavlja valovno dolžino elektromagnetnega vala, ki ga prenaša laser. V primerjavi z drugimi vrstami svetlobe je pomembna značilnostlaserje, da je monokromatski, kar pomeni, da je njegova valovna dolžina zelo čista in ima samo eno dobro definirano frekvenco.

Razlika med različnimi valovnimi dolžinami laserja:

Valovna dolžina rdečega laserja je običajno med 630 nm in 680 nm, oddajana svetloba pa je rdeča in je tudi najpogostejši laser (uporablja se predvsem na področju medicinske svetlobe za hranjenje itd.);

Valovna dolžina zelenega laserja je običajno približno 532 nm (uporablja se predvsem na področju laserskega merjenja razdalje itd.);

Valovna dolžina modrega laserja je običajno med 400 nm in 500 nm (uporablja se predvsem za lasersko kirurgijo);

UV laser med 350 nm in 400 nm (uporablja se predvsem v biomedicini);

Infrardeči laser je najbolj poseben. Glede na valovno dolžino in področje uporabe se valovna dolžina infrardečega laserja običajno nahaja v območju 700 nm–1 mm. Infrardeči pas lahko nadalje razdelimo na tri podpasove: bližnji infrardeči (NIR), srednji infrardeči (MIR) in daljni infrardeči (FIR). Območje valovnih dolžin bližnjega infrardečega laserja je približno 750 nm–1400 nm in se pogosto uporablja v optični komunikaciji, biomedicinskem slikanju in infrardeči nočni opremi.

2. Moč in energija (enota: W ali J)

Moč laserjase uporablja za opis optične izhodne moči laserja z neprekinjenim valovanjem (CW) ali povprečne moči pulznega laserja. Poleg tega so pulzni laserji značilni po tem, da je njihova energija pulza sorazmerna s povprečno močjo in obratno sorazmerna s hitrostjo ponavljanja pulza, laserji z večjo močjo in energijo pa običajno proizvajajo več odpadne toplote.

Večina laserskih žarkov ima Gaussov profil žarka, zato sta obsevanost in tok najvišja na optični osi laserja in se zmanjšujeta z naraščajočim odklonom od optične osi. Drugi laserji imajo profile žarka z ravnim vrhom, ki imajo za razliko od Gaussovih žarkov konstanten profil obsevanosti po prečnem prerezu laserskega žarka in hitro zmanjšanje intenzivnosti. Zato laserji z ravnim vrhom nimajo najvišje obsevanosti. Najvišja moč Gaussovega žarka je dvakrat večja od moči žarka z ravnim vrhom in enako povprečno močjo.

3. Trajanje impulza (enota: fs v ms)

Trajanje laserskega impulza (tj. širina impulza) je čas, ki ga laser potrebuje, da doseže polovico največje optične moči (FWHM).

 

4. Frekvenca ponovitve (enota: Hz do MHz)

Stopnja ponavljanjapulzni laser(tj. hitrost ponavljanja impulzov) opisuje število impulzov, oddanih na sekundo, torej recipročno vrednost časovnega zaporedja razmika med impulzi. Hitrost ponavljanja je obratno sorazmerna z energijo impulza in sorazmerna s povprečno močjo. Čeprav je hitrost ponavljanja običajno odvisna od medija za ojačanje laserja, jo je v mnogih primerih mogoče spremeniti. Višja hitrost ponavljanja povzroči krajši čas toplotne relaksacije površine in končnega fokusa laserskega optičnega elementa, kar posledično vodi do hitrejšega segrevanja materiala.

5. Divergenca (tipična enota: mrad)

Čeprav laserske žarke na splošno razumemo kot kolimatorne, vedno vsebujejo določeno mero divergence, ki opisuje, v kolikšni meri se žarek zaradi uklona oddaljuje na naraščajoči razdalji od pasu laserskega žarka. Pri aplikacijah z dolgimi delovnimi razdaljami, kot so sistemi liDAR, kjer so lahko predmeti oddaljeni več sto metrov od laserskega sistema, divergenca postane še posebej pomemben problem.

6. Velikost pike (enota: μm)

Velikost pike fokusiranega laserskega žarka opisuje premer žarka v goriščni točki sistema fokusnih leč. V mnogih aplikacijah, kot sta obdelava materialov in medicinska kirurgija, je cilj čim bolj zmanjšati velikost pike. To poveča gostoto moči in omogoča ustvarjanje posebej drobnozrnatih značilnosti. Asferične leče se pogosto uporabljajo namesto tradicionalnih sferičnih leč, da se zmanjšajo sferične aberacije in ustvari manjša velikost goriščne pike.

7. Delovna razdalja (enota: μm do m)

Delovna razdalja laserskega sistema je običajno opredeljena kot fizična razdalja od končnega optičnega elementa (običajno fokusne leče) do predmeta ali površine, na katero se laser fokusira. Nekatere aplikacije, kot so medicinski laserji, si običajno prizadevajo za čim manjšo delovno razdaljo, druge, kot je daljinsko zaznavanje, pa za čim večje povečanje delovne razdalje.