Grundparametrar för lasersystemet

Grundläggande parametrar förlasersystem

Inom ett flertal tillämpningsområden, såsom materialbearbetning, laserkirurgi och fjärranalys, finns det många typer av lasersystem, men de delar ofta vissa gemensamma kärnparametrar. Att etablera ett enhetligt parameterterminologisystem kan bidra till att undvika förvirring i uttrycken och göra det möjligt för användare att välja och konfigurera lasersystem och komponenter mer exakt, och därigenom möta behoven i specifika scenarier.

Grundparametrar

Våglängd (vanliga enheter: nm till μm)

Våglängden återspeglar frekvensegenskaperna hos de ljusvågor som en laser avger i rymden. Olika tillämpningsscenarier har olika krav på våglängder: Vid materialbearbetning varierar materials absorptionshastighet för specifika våglängder, vilket påverkar bearbetningseffekten. Vid fjärranalys finns det skillnader i absorption och interferens av olika våglängder från atmosfären. Vid medicinska tillämpningar varierar även absorptionen av lasrar hos personer med olika hudfärger beroende på våglängden. På grund av den mindre fokuserade fläcken kan lasrar med kortare våglängder...laseroptiska enheterhar en fördel i att skapa små och precisa funktioner, vilket genererar väldigt lite perifer uppvärmning. Jämfört med lasrar med längre våglängder är de dock vanligtvis dyrare och mer benägna att skadas.

2. Effekt och energi (Vanliga enheter: W eller J)

Lasereffekt mäts vanligtvis i watt (W) och används för att mäta uteffekten från kontinuerliga lasrar eller den genomsnittliga effekten från pulserade lasrar. För pulserade lasrar är energin från en enda puls direkt proportionell mot den genomsnittliga effekten och omvänt proportionell mot repetitionsfrekvensen, med enheten joule (J). Ju högre effekt eller energi, desto högre är vanligtvis kostnaden för lasern, desto större är värmeavledningskravet, och svårigheten att upprätthålla god strålkvalitet ökar också i motsvarande grad.

Pulsenergi = genomsnittlig effektrepetitionsfrekvens Pulsenergi = genomsnittlig effektrepetitionsfrekvens

3. Pulsvaraktighet (Vanliga enheter: fs till ms)

En laserpulss varaktighet, även känd som pulsbredd, definieras generellt som den tid det tar förlasereffekten att stiga till hälften av sin topp (FWHM) (Figur 1). Pulsbredden för ultrasnabba lasrar är extremt kort, vanligtvis från pikosekunder (10⁻¹² sekunder) till attosekunder (10⁻¹⁸ sekunder).

4. Repetitionsfrekvens (Vanliga enheter: Hz till MHZ)

Repetitionsfrekvensen för enpulserad laser(dvs. pulsrepetitionsfrekvensen) beskriver antalet pulser som avges per sekund, det vill säga det reciproka värdet av tidspulsavståndet (Figur 1). Som tidigare nämnts är repetitionsfrekvensen omvänt proportionell mot pulsenergin och direkt proportionell mot den genomsnittliga effekten. Även om repetitionsfrekvensen vanligtvis beror på laserförstärkningsmediet, kan repetitionsfrekvensen i många fall variera. Ju högre repetitionsfrekvensen är, desto kortare är den termiska relaxationstiden för ytan på det optiska laserelementet och den slutligt fokuserade fläcken, vilket gör att materialet värms upp snabbare.

5. Koherenslängd (Vanliga enheter: mm till cm)

Lasrar har koherens, vilket innebär att det finns ett fast förhållande mellan fasvärdena för det elektriska fältet vid olika tidpunkter eller positioner. Detta beror på att lasrar genereras genom stimulerad emission, vilket skiljer sig från de flesta andra typer av ljuskällor. Under hela utbredningsprocessen försvagas koherensen gradvis, och laserns koherenslängd definierar det avstånd på vilket dess tidsmässiga koherens bibehåller en viss massa.

6. Polarisering

Polarisering definierar riktningen för det elektriska fältet i ljusvågor, vilket alltid är vinkelrätt mot utbredningsriktningen. I de flesta fall är lasrar linjärt polariserade, vilket innebär att det emitterade elektriska fältet alltid pekar i samma riktning. Icke-polariserat ljus genererar elektriska fält som pekar i många olika riktningar. Polarisationsgraden uttrycks vanligtvis som förhållandet mellan den optiska effekten för två ortogonala polarisationstillstånd, såsom 100:1 eller 500:1.