Ważne parametry charakteryzujące wydajność systemu laserowego

1. Długość fali (jednostka: nm do μm)

Tendługość fali laserareprezentuje długość fali elektromagnetycznej przenoszonej przez laser. W porównaniu do innych rodzajów światła, ważną cechąlaserjest to, że jest monochromatyczny, co oznacza, że ​​jego długość fali jest bardzo czysta i ma tylko jedną, dobrze zdefiniowaną częstotliwość.

Różnica pomiędzy różnymi długościami fal lasera:

Długość fali czerwonego lasera wynosi zazwyczaj od 630 nm do 680 nm, a emitowane światło ma barwę czerwoną. Jest to również najpopularniejszy rodzaj lasera (stosowany głównie w medycynie, do zasilania światłem itp.).

Długość fali zielonego lasera wynosi zazwyczaj około 532 nm (stosowanego głównie w zakresie pomiaru odległości laserem itp.);

Długość fali niebieskiego lasera wynosi na ogół od 400 nm do 500 nm (stosowana głównie w chirurgii laserowej);

Laser UV o długości fali 350-400 nm (stosowany głównie w biomedycynie);

Laser podczerwony jest najbardziej wyjątkowy, zgodnie z zakresem długości fali i obszarem zastosowania, długość fali lasera podczerwonego mieści się zazwyczaj w zakresie 700 nm-1 mm. Pasmo podczerwieni można dalej podzielić na trzy podpasma: bliską podczerwień (NIR), średnią podczerwień (MIR) i daleką podczerwień (FIR). Zakres długości fali bliskiej podczerwieni wynosi około 750 nm-1400 nm, co jest szeroko stosowane w komunikacji światłowodowej, obrazowaniu biomedycznym i sprzęcie do widzenia w podczerwieni.

2. Moc i energia (jednostka: W lub J)

Moc laserajest używane do opisu mocy optycznej lasera fali ciągłej (CW) lub średniej mocy lasera impulsowego. Ponadto lasery impulsowe charakteryzują się tym, że ich energia impulsu jest proporcjonalna do średniej mocy i odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości powtarzania impulsu, a lasery o wyższej mocy i energii zwykle wytwarzają więcej ciepła odpadowego.

Większość wiązek laserowych ma profil wiązki Gaussa, więc natężenie i strumień są najwyższe na osi optycznej lasera i maleją wraz ze wzrostem odchylenia od osi optycznej. Inne lasery mają profile wiązki o płaskim wierzchołku, które, w przeciwieństwie do wiązek Gaussa, mają stały profil natężenia na przekroju poprzecznym wiązki lasera i szybki spadek intensywności. Dlatego lasery o płaskim wierzchołku nie mają szczytowego natężenia. Moc szczytowa wiązki Gaussa jest dwukrotnie większa niż wiązki o płaskim wierzchołku o tej samej średniej mocy.

3. Czas trwania impulsu (jednostka: fs do ms)

Czas trwania impulsu laserowego (czyli szerokość impulsu) to czas, w którym laser osiąga połowę maksymalnej mocy optycznej (FWHM).

 

4. Częstotliwość powtarzania (jednostka: Hz do MHz)

Częstotliwość powtarzanialaser pulsacyjny(tj. częstotliwość powtarzania impulsów) opisuje liczbę impulsów emitowanych na sekundę, czyli odwrotność odstępu między impulsami w sekwencji czasowej. Częstotliwość powtarzania jest odwrotnie proporcjonalna do energii impulsu i proporcjonalna do średniej mocy. Chociaż częstotliwość powtarzania zwykle zależy od ośrodka wzmocnienia lasera, w wielu przypadkach częstotliwość powtarzania można zmienić. Wyższa częstotliwość powtarzania skutkuje krótszym czasem relaksacji termicznej powierzchni i końcowego ogniska elementu optycznego lasera, co z kolei prowadzi do szybszego nagrzewania materiału.

5. Dywergencja (typowa jednostka: mrad)

Chociaż wiązki laserowe są ogólnie uważane za kolimujące, zawsze zawierają pewną ilość rozbieżności, która opisuje stopień, w jakim wiązka rozbiega się na coraz większej odległości od pasa wiązki laserowej z powodu dyfrakcji. W zastosowaniach z dużymi odległościami roboczymi, takimi jak systemy lidar, gdzie obiekty mogą znajdować się setki metrów od systemu laserowego, rozbieżność staje się szczególnie ważnym problemem.

6. Rozmiar plamki (jednostka: μm)

Rozmiar plamki skupionej wiązki laserowej opisuje średnicę wiązki w punkcie ogniskowym układu soczewek skupiających. W wielu zastosowaniach, takich jak obróbka materiałów i chirurgia medyczna, celem jest zminimalizowanie rozmiaru plamki. Maksymalizuje to gęstość mocy i umożliwia tworzenie szczególnie drobnoziarnistych cech. Soczewki asferyczne są często stosowane zamiast tradycyjnych soczewek sferycznych w celu zmniejszenia aberracji sferycznych i uzyskania mniejszego rozmiaru plamki ogniskowej.

7. Odległość robocza (jednostka: μm do m)

Odległość operacyjna systemu laserowego jest zwykle definiowana jako fizyczna odległość od końcowego elementu optycznego (zwykle soczewki skupiającej) do obiektu lub powierzchni, na której skupia się laser. Niektóre zastosowania, takie jak lasery medyczne, zazwyczaj dążą do zminimalizowania odległości operacyjnej, podczas gdy inne, takie jak teledetekcja, zazwyczaj dążą do maksymalizacji zakresu odległości operacyjnej.