Основные параметры лазерной системы

Основные параметрылазерная система

В многочисленных областях применения, таких как обработка материалов, лазерная хирургия и дистанционное зондирование, несмотря на множество типов лазерных систем, они часто имеют общие основные параметры. Создание единой системы терминологии параметров может помочь избежать путаницы в выражении и позволить пользователям более точно выбирать и настраивать лазерные системы и компоненты, тем самым удовлетворяя потребности конкретных сценариев.

Основные параметры

Длина волны (общепринятые единицы измерения: нм – мкм)

Длина волны отражает частотные характеристики световых волн, излучаемых лазером в космосе. Различные сценарии применения предъявляют разные требования к длине волны: в обработке материалов коэффициент поглощения материалов для определенных длин волн варьируется, что влияет на эффект обработки. В приложениях дистанционного зондирования существуют различия в поглощении и интерференции различных длин волн атмосферой. В медицинских приложениях поглощение лазеров людьми с разным цветом кожи также варьируется в зависимости от длины волны. Из-за меньшего фокусного пятна лазеры с более короткой длиной волны илазерные оптические устройстваОни обладают преимуществом в создании мелких и точных элементов, генерируя очень мало периферийного нагрева. Однако по сравнению с лазерами с большей длиной волны они, как правило, дороже и более подвержены повреждениям.

2. Мощность и энергия (общепринятые единицы измерения: Вт или Дж)

Мощность лазера обычно измеряется в ваттах (Вт) и используется для измерения выходной мощности непрерывных лазеров или средней мощности импульсных лазеров. Для импульсных лазеров энергия одного импульса прямо пропорциональна средней мощности и обратно пропорциональна частоте повторения, при этом единицей измерения является джоуль (Дж). Чем выше мощность или энергия, тем, как правило, выше стоимость лазера, тем больше требования к теплоотводу, и, соответственно, возрастает сложность поддержания хорошего качества луча.

Энергия импульса = средняя мощность, частота повторения импульсов

3. Длительность импульса (распространенные единицы измерения: от фемтосекунд до миллисекунд)

Длительность лазерного импульса, также известная как ширина импульса, обычно определяется как время, необходимое для того, чтобылазерМощность увеличивается до половины своего пикового значения (FWHM) (Рисунок 1). Длительность импульса сверхбыстрых лазеров чрезвычайно мала, обычно от пикосекунд (10⁻¹² секунд) до аттосекунд (10⁻¹⁸ секунд).

4. Частота повторения (общепринятые единицы измерения: Гц – МГц)

Частота повторенияимпульсный лазер(То есть, частота повторения импульсов) описывает количество импульсов, излучаемых в секунду, то есть величину, обратную интервалу между импульсами (рис. 1). Как упоминалось ранее, частота повторения обратно пропорциональна энергии импульса и прямо пропорциональна средней мощности. Хотя частота повторения обычно зависит от среды усиления лазера, во многих случаях она может варьироваться. Чем выше частота повторения, тем короче время тепловой релаксации поверхности оптического элемента лазера и тем меньше конечная сфокусированная точка, что позволяет материалу быстрее нагреваться.

5. Длина когерентности (общепринятые единицы измерения: мм – см)

Лазеры обладают когерентностью, что означает наличие фиксированной зависимости между фазовыми значениями электрического поля в разные моменты времени или в разных точках. Это объясняется тем, что лазеры генерируются за счет стимулированного излучения, что отличает их от большинства других типов источников света. В течение всего процесса распространения когерентность постепенно ослабевает, а длина когерентности лазера определяет расстояние, на котором его временная когерентность сохраняет определенную величину.

6. Поляризация

Поляризация определяет направление электрического поля световых волн, которое всегда перпендикулярно направлению распространения. В большинстве случаев лазеры имеют линейную поляризацию, что означает, что излучаемое электрическое поле всегда направлено в одном и том же направлении. Неполяризованный свет генерирует электрические поля, направленные во многих различных направлениях. Степень поляризации обычно выражается как отношение оптической мощности двух ортогональных состояний поляризации, например, 100:1 или 500:1.