Ważne parametry charakteryzujące wydajność systemu laserowego

1. Długość fali (jednostka: nm do μm)

Tendługość fali laserareprezentuje długość fali elektromagnetycznej przenoszonej przez laser. W porównaniu z innymi rodzajami 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 mieści się na ogół w przedziale 630–680 nm, a emitowane światło ma barwę czerwoną. Jest to również najpowszechniej stosowany laser (głównie w medycynie, do zasilania światłem itp.);

Długość fali zielonego lasera wynosi na ogół około 532 nm (stosowany 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, biorąc pod uwagę zakres długości fal i obszar zastosowania. Długość fali lasera podczerwonego mieści się zazwyczaj w zakresie 700 nm–1 mm. Pasmo podczerwieni można podzielić na trzy podpasma: bliską podczerwień (NIR), średnią podczerwień (MIR) i daleką podczerwień (FIR). Zakres długości fal bliskiej podczerwieni wynosi około 750 nm–1400 nm i jest szeroko stosowany w komunikacji światłowodowej, obrazowaniu biomedycznym oraz w urządzeniach noktowizyjnych na podczerwień.

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

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

Większość wiązek laserowych ma profil gaussowski, więc natężenie promieniowania i strumień świetlny 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 gaussowskich, charakteryzują się stałym profilem natężenia promieniowania w całym przekroju poprzecznym wiązki laserowej i szybkim spadkiem intensywności. Dlatego lasery o płaskim wierzchołku nie mają szczytowego natężenia promieniowania. Moc szczytowa wiązki gaussowskiej jest dwukrotnie większa niż wiązki o płaskim wierzchołku o tej samej mocy średniej.

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 na 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 zazwyczaj zależy od ośrodka wzmocnienia lasera, w wielu przypadkach można ją 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 zazwyczaj postrzegane jako kolimujące, zawsze zawierają one pewną dywergencję, która opisuje stopień, w jakim wiązka rozbiega się wraz ze wzrostem odległości od wąskiej części wiązki laserowej w wyniku dyfrakcji. W zastosowaniach o dużej odległości roboczej, takich jak systemy lidarowe, gdzie obiekty mogą znajdować się setki metrów od systemu laserowego, dywergencja staje się szczególnie istotnym problemem.

6. Rozmiar plamki (jednostka: μm)

Rozmiar plamki skupionej wiązki laserowej opisuje średnicę wiązki w ognisku układu soczewek skupiających. W wielu zastosowaniach, takich jak obróbka materiałów i chirurgia medyczna, celem jest minimalizacja rozmiaru plamki. To maksymalizuje gęstość mocy i umożliwia tworzenie struktur o wyjątkowo drobnej strukturze. Soczewki asferyczne są często stosowane zamiast tradycyjnych soczewek sferycznych w celu redukcji aberracji sferycznych i uzyskania mniejszego rozmiaru plamki ogniskowej.

7. Odległość robocza (jednostka: μm do m)

Zasięg działania systemu laserowego jest zazwyczaj definiowany jako fizyczna odległość od końcowego elementu optycznego (zazwyczaj soczewki skupiającej) do obiektu lub powierzchni, na której skupia się laser. Niektóre zastosowania, takie jak lasery medyczne, zazwyczaj dążą do minimalizacji zasięgu działania, podczas gdy inne, takie jak teledetekcja, zazwyczaj dążą do maksymalizacji zasięgu działania.