Laserjärjestelmän perusparametrit

Perusparametritlaserjärjestelmä

Lukuisilla sovellusaloilla, kuten materiaalinkäsittelyssä, laserkirurgiassa ja kaukokartoituksessa, vaikka laserjärjestelmiä on monenlaisia, niillä on usein joitakin yhteisiä ydinparametreja. Yhtenäisen parametriterminologian luominen voi auttaa välttämään sekaannuksia ilmaisuissa ja antaa käyttäjille mahdollisuuden valita ja konfiguroida laserjärjestelmiä ja komponentteja tarkemmin, mikä vastaa tiettyjen skenaarioiden tarpeisiin.

Perusparametrit

Aallonpituus (yleiset yksiköt: nm - μm)

Aallonpituus heijastaa laserin avaruudessa lähettämien valoaaltojen taajuusominaisuuksia. Eri sovellusskenaarioissa on erilaiset vaatimukset aallonpituuksille: Materiaalin prosessoinnissa materiaalien absorptionopeus tietyillä aallonpituuksilla vaihtelee, mikä vaikuttaa prosessointivaikutukseen. Kaukokartoitussovelluksissa eri aallonpituuksien absorptiossa ja interferenssissä ilmakehässä on eroja. Lääketieteellisissä sovelluksissa lasereiden absorptio eri ihonvärisillä ihmisillä vaihtelee myös aallonpituuden mukaan. Pienemmän fokusoidun pisteen vuoksi lyhyemmän aallonpituuden laserit jalaseroptiset laitteetniillä on etu pienten ja tarkkojen piirteiden luomisessa, sillä ne tuottavat hyvin vähän reunojen lämpenemistä. Pidempien aallonpituuksien lasereihin verrattuna ne ovat kuitenkin yleensä kalliimpia ja alttiimpia vaurioille.

2. Teho ja energia (yleiset yksiköt: W tai J)

Laserteho mitataan yleensä watteina (W), ja sitä käytetään jatkuvien lasereiden tehon tai pulssilasereiden keskimääräisen tehon mittaamiseen. Pulssilasereissa yksittäisen pulssin energia on suoraan verrannollinen keskimääräiseen tehoon ja kääntäen verrannollinen toistotaajuuteen, ja yksikkö on joule (J). Mitä suurempi teho tai energia, sitä korkeampi on yleensä laserin hinta, sitä suurempi on lämmönhukkavaatimus ja sitä vaikeampi on ylläpitää hyvää säteen laatua.

Pulssienergia = keskimääräinen tehon toistonopeus Pulssienergia = keskimääräinen tehon toistonopeus

3. Pulssin kesto (yleiset yksiköt: fs - ms)

Laserpulssin kesto, joka tunnetaan myös pulssinleveytenä, määritellään yleensä ajaksi, joka kuluu laserinlaserteho nousee puoleen huippuarvostaan ​​(FWHM) (kuva 1). Ultranopeiden lasereiden pulssinleveys on erittäin lyhyt, tyypillisesti vaihdellen pikosekunneista (10⁻¹² sekuntia) attosekunteihin (10⁻¹⁸ sekuntia).

4. Toistotaajuus (yleiset yksiköt: Hz - MHz)

Toistumisnopeuspulssilaser(eli pulssin toistotaajuus) kuvaa sekunnissa lähetettyjen pulssien lukumäärää eli ajoituspulssien välistyksen käänteislukua (kuva 1). Kuten aiemmin mainittiin, toistotaajuus on kääntäen verrannollinen pulssienergiaan ja suoraan verrannollinen keskimääräiseen tehoon. Vaikka toistotaajuus yleensä riippuu laserin vahvistusväliaineesta, monissa tapauksissa toistotaajuus voi vaihdella. Mitä suurempi toistotaajuus, sitä lyhyempi on laserin optisen elementin pinnan ja lopullisen tarkennetun pisteen terminen relaksaatioaika, mikä mahdollistaa materiaalin lämpenemisen nopeammin.

5. Koherenssipituus (yleiset yksiköt: mm - cm)

Lasereilla on koherenssi, mikä tarkoittaa, että sähkökentän vaihearvojen välillä on kiinteä suhde eri aikoina tai eri kohdissa. Tämä johtuu siitä, että laserit syntyvät stimuloidulla emissiolla, joka eroaa useimmista muista valonlähteistä. Koko etenemisprosessin aikana koherenssi heikkenee vähitellen, ja laserin koherenssipituus määrittää etäisyyden, jolla sen ajallinen koherenssi säilyttää tietyn massan.

6. Polarisaatio

Polarisaatio määrittää valoaaltojen sähkökentän suunnan, joka on aina kohtisuorassa etenemissuuntaan nähden. Useimmissa tapauksissa laserit ovat lineaarisesti polarisoituja, mikä tarkoittaa, että emittoitu sähkökenttä osoittaa aina samaan suuntaan. Polarisoimaton valo tuottaa sähkökenttiä, jotka osoittavat moneen eri suuntaan. Polarisaatioaste ilmaistaan ​​yleensä kahden ortogonaalisen polarisaatiotilan optisen tehon suhteena, kuten 100:1 tai 500:1.