Základné parametre laserového systému

Základné parametrelaserový systém

V mnohých aplikačných oblastiach, ako je spracovanie materiálov, laserová chirurgia a diaľkový prieskum Zeme, hoci existuje veľa typov laserových systémov, často zdieľajú niektoré spoločné základné parametre. Zavedenie jednotného systému terminológie parametrov môže pomôcť vyhnúť sa nejasnostiam vo vyjadrovaní a umožniť používateľom presnejšie vyberať a konfigurovať laserové systémy a komponenty, čím sa splnia potreby špecifických scenárov.

Základné parametre

Vlnová dĺžka (bežné jednotky: nm až μm)

Vlnová dĺžka odráža frekvenčné charakteristiky svetelných vĺn vyžarovaných laserom vo vesmíre. Rôzne aplikačné scenáre majú rôzne požiadavky na vlnové dĺžky: Pri spracovaní materiálov sa miera absorpcie materiálov pre špecifické vlnové dĺžky líši, čo ovplyvní efekt spracovania. V aplikáciách diaľkového prieskumu Zeme existujú rozdiely v absorpcii a interferencii rôznych vlnových dĺžok atmosférou. V medicínskych aplikáciách sa absorpcia laserov ľuďmi rôznych farieb pleti tiež líši v závislosti od vlnovej dĺžky. Vzhľadom na menšie zaostrené miesto sa lasery s kratšou vlnovou dĺžkou a...laserové optické zariadeniamajú výhodu pri vytváraní malých a presných prvkov, pričom generujú veľmi malé periférne zahrievanie. V porovnaní s lasermi s dlhšími vlnovými dĺžkami sú však zvyčajne drahšie a náchylnejšie na poškodenie.

2. Výkon a energia (bežné jednotky: W alebo J)

Výkon laseru sa zvyčajne meria vo wattoch (W) a používa sa na meranie výkonu kontinuálnych laserov alebo priemerného výkonu pulzných laserov. Pri pulzných laseroch je energia jedného impulzu priamo úmerná priemernému výkonu a nepriamo úmerná opakovacej frekvencii, pričom jednotkou je joule (J). Čím vyšší je výkon alebo energia, tým sú zvyčajne vyššie náklady na laser, tým väčšie sú požiadavky na odvod tepla a tým sa zvyšuje aj náročnosť udržiavania dobrej kvality lúča.

Energia impulzu = priemerná opakovacia frekvencia výkonu Energia impulzu = priemerná opakovacia frekvencia výkonu

3. Trvanie impulzu (bežné jednotky: fs až ms)

Trvanie laserového impulzu, tiež známe ako šírka impulzu, sa všeobecne definuje ako čas potrebný na...laservýkon stúpne na polovicu svojho vrcholu (FWHM) (obrázok 1). Šírka impulzu ultrarýchlych laserov je extrémne krátka, typicky sa pohybuje od pikosekúnd (10⁻¹² sekúnd) do attosekúnd (10⁻¹8 sekúnd).

4. Frekvencia opakovania (bežné jednotky: Hz až MHz)

Opakovací pomer apulzný laser(t. j. frekvencia opakovania impulzov) opisuje počet impulzov emitovaných za sekundu, teda prevrátenú hodnotu rozstupu časovacích impulzov (obrázok 1). Ako už bolo spomenuté, frekvencia opakovania je nepriamo úmerná energii impulzu a priamo úmerná priemernému výkonu. Hoci frekvencia opakovania zvyčajne závisí od zosilňovacieho média laseru, v mnohých prípadoch sa môže frekvencia opakovania meniť. Čím vyššia je frekvencia opakovania, tým kratší je tepelný relaxačný čas povrchu laserového optického prvku a konečného zaostreného bodu, čo umožňuje rýchlejšie zahriatie materiálu.

5. Koherenčná dĺžka (bežné jednotky: mm až cm)

Lasery majú koherenciu, čo znamená, že existuje pevný vzťah medzi fázovými hodnotami elektrického poľa v rôznych časoch alebo polohách. Je to preto, že lasery sú generované stimulovanou emisiou, ktorá sa líši od väčšiny ostatných typov svetelných zdrojov. Počas celého procesu šírenia koherencia postupne slabne a koherenčná dĺžka laseru definuje vzdialenosť, v ktorej si jeho časová koherencia udržiava určitú hmotnosť.

6. Polarizácia

Polarizácia definuje smer elektrického poľa svetelných vĺn, ktorý je vždy kolmý na smer šírenia. Vo väčšine prípadov sú lasery lineárne polarizované, čo znamená, že vyžarované elektrické pole vždy smeruje rovnakým smerom. Nepolarizované svetlo generuje elektrické polia smerujúce do mnohých rôznych smerov. Stupeň polarizácie sa zvyčajne vyjadruje ako pomer optického výkonu dvoch ortogonálnych polarizačných stavov, napríklad 100:1 alebo 500:1.