Основні параметри лазерної системи

Основні параметрилазерна система

У численних галузях застосування, таких як обробка матеріалів, лазерна хірургія та дистанційне зондування, хоча існує багато типів лазерних систем, вони часто мають деякі спільні основні параметри. Встановлення єдиної системи термінології параметрів може допомогти уникнути плутанини у вираженні та дозволити користувачам точніше вибирати та налаштовувати лазерні системи та компоненти, тим самим задовольняючи потреби конкретних сценаріїв.

Основні параметри

Довжина хвилі (загальноприйняті одиниці: нм - мкм)

Довжина хвилі відображає частотні характеристики світлових хвиль, що випромінюються лазером у космосі. Різні сценарії застосування мають різні вимоги до довжин хвиль: при обробці матеріалів коефіцієнт поглинання матеріалами для певних довжин хвиль варіюється, що впливає на ефект обробки. У застосуваннях дистанційного зондування існують відмінності в поглинанні та інтерференції різних довжин хвиль атмосферою. У медичних застосуваннях поглинання лазерів людьми різного кольору шкіри також змінюється залежно від довжини хвилі. Через меншу сфокусовану пляму лазери з меншою довжиною хвилі талазерні оптичні пристроїмають перевагу у створенні невеликих і точних елементів, генеруючи дуже мало периферійного нагрівання. Однак, порівняно з лазерами з більшими довжинами хвиль, вони зазвичай дорожчі та більш схильні до пошкоджень.

2. Потужність та енергія (загальноприйняті одиниці: Вт або Дж)

Потужність лазера зазвичай вимірюється у ватах (Вт) і використовується для вимірювання вихідної потужності лазерів безперервної дії або середньої потужності імпульсних лазерів. Для імпульсних лазерів енергія одного імпульсу прямо пропорційна середній потужності та обернено пропорційна частоті повторення, причому одиницею вимірювання є джоуль (Дж). Чим вища потужність або енергія, тим зазвичай вища вартість лазера, тим більші вимоги до тепловіддачі, а також відповідно зростає складність підтримки хорошої якості променя.

Енергія імпульсу = середня частота повторення потужності Енергія імпульсу = середня частота повторення потужності

3. Тривалість імпульсу (загальноприйняті одиниці: від фс до мс)

Тривалість лазерного імпульсу, також відома як ширина імпульсу, зазвичай визначається як час, необхідний длялазерпотужність для зростання до половини свого піку (FWHM) (Рисунок 1). Тривалість імпульсу надшвидких лазерів надзвичайно коротка, зазвичай коливаючись від пікосекунд (10⁻¹² секунд) до атосекунд (10⁻¹⁸ секунд).

4. Частота повторення (загальноприйняті одиниці: Гц - МГц)

Частота повторенняімпульсний лазер(тобто частота повторення імпульсів) описує кількість імпульсів, що випромінюються за секунду, тобто обернену величину інтервалу між імпульсами синхронізації (Рисунок 1). Як згадувалося раніше, частота повторення обернено пропорційна енергії імпульсу та прямо пропорційна середній потужності. Хоча частота повторення зазвичай залежить від середовища підсилення лазера, у багатьох випадках частота повторення може змінюватися. Чим вища частота повторення, тим коротший час теплової релаксації поверхні лазерного оптичного елемента та кінцевої сфокусованої плями, що дозволяє матеріалу швидше нагріватися.

5. Довжина когерентності (загальноприйняті одиниці вимірювання: мм - см)

Лазери мають когерентність, що означає, що існує фіксована залежність між фазовими значеннями електричного поля в різні моменти часу або положення. Це пояснюється тим, що лазери генеруються шляхом вимушеного випромінювання, що відрізняється від більшості інших типів джерел світла. Протягом усього процесу поширення когерентність поступово послаблюється, а довжина когерентності лазера визначає відстань, на якій його часова когерентність підтримує певну масу.

6. Поляризація

Поляризація визначає напрямок електричного поля світлових хвиль, який завжди перпендикулярний до напрямку поширення. У більшості випадків лазери лінійно поляризовані, що означає, що випромінюване електричне поле завжди спрямоване в одному напрямку. Неполяризоване світло генерує електричні поля, спрямовані в багатьох різних напрямках. Ступінь поляризації зазвичай виражається як відношення оптичної сили двох ортогональних станів поляризації, наприклад, 100:1 або 500:1.