Grunnleggende parametere for lasersystemet

Grunnleggende parametere forlasersystem

Innen en rekke bruksområder som materialbehandling, laserkirurgi og fjernmåling, selv om det finnes mange typer lasersystemer, deler de ofte noen felles kjerneparametere. Å etablere et enhetlig parameterterminologisystem kan bidra til å unngå forvirring i uttrykk og gjøre det mulig for brukere å velge og konfigurere lasersystemer og komponenter mer nøyaktig, og dermed møte behovene i spesifikke scenarier.

Grunnleggende parametere

Bølgelengde (vanlige enheter: nm til μm)

Bølgelengden gjenspeiler frekvensegenskapene til lysbølgene som sendes ut av en laser i rommet. Ulike bruksscenarier har forskjellige krav til bølgelengder: I materialbehandling varierer absorpsjonshastigheten til materialer for spesifikke bølgelengder, noe som vil påvirke behandlingseffekten. I fjernmålingsapplikasjoner er det forskjeller i absorpsjonen og interferensen av forskjellige bølgelengder fra atmosfæren. I medisinske applikasjoner varierer også absorpsjonen av lasere av personer med forskjellige hudfarger avhengig av bølgelengden. På grunn av det mindre fokuserte punktet, lasere med kortere bølgelengde oglaseroptiske enheterhar en fordel ved å lage små og presise funksjoner, og genererer svært lite perifer oppvarming. Sammenlignet med lasere med lengre bølgelengder er de imidlertid vanligvis dyrere og mer utsatt for skade.

2. Effekt og energi (Vanlige enheter: W eller J)

Lasereffekt måles vanligvis i watt (W) og brukes til å måle utgangen til kontinuerlige lasere eller den gjennomsnittlige effekten til pulserte lasere. For pulserte lasere er energien til en enkelt puls direkte proporsjonal med den gjennomsnittlige effekten og omvendt proporsjonal med repetisjonsfrekvensen, med enheten joule (J). Jo høyere effekt eller energi, desto høyere er vanligvis kostnaden for laseren, desto større er kravet til varmespredning, og vanskeligheten med å opprettholde god strålekvalitet øker også tilsvarende.

Pulsenergi = gjennomsnittlig repetisjonsfrekvens for effekt Pulsenergi = gjennomsnittlig repetisjonsfrekvens for effekt

3. Pulsvarighet (vanlige enheter: fs til ms)

Varigheten av en laserpuls, også kjent som pulsbredden, er vanligvis definert som tiden det tar forlasereffekten til å stige til halvparten av toppen (FWHM) (figur 1). Pulsbredden til ultrahurtige lasere er ekstremt kort, vanligvis fra pikosekunder (10⁻¹² sekunder) til attosekunder (10⁻¹⁸ sekunder).

4. Repetisjonsfrekvens (vanlige enheter: Hz til MHZ)

Repetisjonsfrekvensen til enpulserende laser(dvs. pulsrepetisjonsfrekvensen) beskriver antall pulser som sendes ut per sekund, det vil si den resiproke verdien av tidspulsavstanden (figur 1). Som nevnt tidligere er repetisjonsfrekvensen omvendt proporsjonal med pulsenergien og direkte proporsjonal med gjennomsnittseffekten. Selv om repetisjonsfrekvensen vanligvis avhenger av laserforsterkningsmediet, kan repetisjonsfrekvensen i mange tilfeller variere. Jo høyere repetisjonsfrekvensen er, desto kortere er den termiske relaksasjonstiden for overflaten til det optiske laserelementet og det endelige fokuserte punktet, noe som gjør at materialet varmes opp raskere.

5. Koherenslengde (vanlige enheter: mm til cm)

Lasere har koherens, som betyr at det er et fast forhold mellom faseverdiene til det elektriske feltet på forskjellige tidspunkter eller posisjoner. Dette er fordi lasere genereres av stimulert emisjon, som er forskjellig fra de fleste andre typer lyskilder. Under hele forplantningsprosessen svekkes koherensen gradvis, og laserens koherenslengde definerer avstanden der dens tidsmessige koherens opprettholder en viss masse.

6. Polarisering

Polarisering definerer retningen på det elektriske feltet til lysbølger, som alltid er vinkelrett på forplantningsretningen. I de fleste tilfeller er lasere lineært polariserte, noe som betyr at det utsendte elektriske feltet alltid peker i samme retning. Ikke-polarisert lys genererer elektriske felt som peker i mange forskjellige retninger. Polariseringsgraden uttrykkes vanligvis som forholdet mellom den optiske effekten til to ortogonale polarisasjonstilstander, for eksempel 100:1 eller 500:1.