Grundlæggende parametre for lasersystemet

Grundlæggende parametre forlasersystem

Inden for adskillige anvendelsesområder såsom materialebearbejdning, laserkirurgi og fjernmåling, selvom der findes mange typer lasersystemer, deler de ofte nogle fælles kerneparametre. Etablering af et samlet parameterterminologisystem kan hjælpe med at undgå forvirring i udtrykket og gøre det muligt for brugerne at vælge og konfigurere lasersystemer og komponenter mere præcist og dermed imødekomme behovene i specifikke scenarier.

Grundlæggende parametre

Bølgelængde (almindelige enheder: nm til μm)

Bølgelængden afspejler frekvenskarakteristikaene for de lysbølger, der udsendes af en laser i rummet. Forskellige anvendelsesscenarier har forskellige krav til bølgelængder: I materialebehandling varierer absorptionshastigheden for materialer for specifikke bølgelængder, hvilket vil påvirke behandlingseffekten. I fjernmålingsapplikationer er der forskelle i atmosfærens absorption og interferens af forskellige bølgelængder. I medicinske anvendelser varierer absorptionen af ​​lasere hos mennesker med forskellige hudfarver også afhængigt af bølgelængden. På grund af den mindre fokuserede plet kan lasere med kortere bølgelængder oglaseroptiske enhederhar en fordel ved at skabe små og præcise funktioner, hvilket genererer meget lidt perifer opvarmning. Sammenlignet med lasere med længere bølgelængder er de dog normalt dyrere og mere tilbøjelige til at beskadige.

2. Effekt og energi (Almindelige enheder: W eller J)

Lasereffekt måles normalt i watt (W) og bruges til at måle outputtet fra kontinuerlige lasere eller den gennemsnitlige effekt fra pulserede lasere. For pulserede lasere er energien fra en enkelt puls direkte proportional med den gennemsnitlige effekt og omvendt proportional med repetitionsfrekvensen, hvor enheden er joule (J). Jo højere effekt eller energi, desto højere er laserens pris normalt, desto større er kravet til varmeafledning, og vanskeligheden ved at opretholde en god strålekvalitet øges også tilsvarende.

Pulsenergi = gennemsnitlig effektrepetitionshastighed Pulsenergi = gennemsnitlig effektrepetitionshastighed

3. Pulsvarighed (almindelige enheder: fs til ms)

Varigheden af ​​en laserpuls, også kendt som pulsbredden, defineres generelt som den tid, det tager forlasereffekten til at stige til halvdelen af ​​dens peak (FWHM) (Figur 1). Pulsbredden for ultrahurtige lasere er ekstremt kort og spænder typisk fra picosekunder (10⁻¹² sekunder) til attosekunder (10⁻¹⁸ sekunder).

4. Gentagelseshastighed (almindelige enheder: Hz til MHZ)

Gentagelseshastigheden for enpulserende laser(dvs. pulsrepetitionsfrekvensen) beskriver antallet af pulser, der udsendes pr. sekund, det vil sige den reciprokke værdi af timingpulsafstanden (figur 1). Som tidligere nævnt er repetitionshastigheden omvendt proportional med pulsenergien og direkte proportional med den gennemsnitlige effekt. Selvom repetitionshastigheden normalt afhænger af laserforstærkningsmediet, kan repetitionshastigheden i mange tilfælde variere. Jo højere repetitionshastigheden er, desto kortere er den termiske relaksationstid for overfladen af ​​det optiske laserelement og det endelige fokuserede punkt, hvorved materialet kan opvarmes hurtigere.

5. Kohærenslængde (almindelige enheder: mm til cm)

Lasere har kohærens, hvilket betyder, at der er et fast forhold mellem faseværdierne af det elektriske felt på forskellige tidspunkter eller positioner. Dette skyldes, at lasere genereres ved stimuleret emission, hvilket er forskelligt fra de fleste andre typer lyskilder. Under hele udbredelsesprocessen svækkes kohærensen gradvist, og laserens kohærenslængde definerer den afstand, hvor dens tidsmæssige kohærens opretholder en bestemt masse.

6. Polarisering

Polarisering definerer retningen af ​​det elektriske felt i lysbølger, som altid er vinkelret på udbredelsesretningen. I de fleste tilfælde er lasere lineært polariserede, hvilket betyder, at det udsendte elektriske felt altid peger i samme retning. Ikke-polariseret lys genererer elektriske felter, der peger i mange forskellige retninger. Polariseringsgraden udtrykkes normalt som forholdet mellem den optiske effekt af to ortogonale polarisationstilstande, såsom 100:1 eller 500:1.