Основные параметры лазерной системы

Основные параметрылазерная система

В многочисленных областях применения, таких как обработка материалов, лазерная хирургия и дистанционное зондирование, несмотря на существование множества типов лазерных систем, они часто имеют общие основные параметры. Создание единой системы терминологии для обозначения параметров поможет избежать путаницы в выражениях и позволит пользователям более точно выбирать и настраивать лазерные системы и компоненты, тем самым удовлетворяя потребности конкретных сценариев.

Основные параметры

Длина волны (единицы измерения: от нм до мкм)

Длина волны отражает частотные характеристики световых волн, излучаемых лазером в космосе. Различные сценарии применения предъявляют различные требования к длинам волн: при обработке материалов скорость поглощения материалов на определенных длинах волн различается, что влияет на эффективность обработки. В приложениях дистанционного зондирования существуют различия в поглощении и интерференции различных длин волн атмосферой. В медицине поглощение лазерного излучения людьми с разным цветом кожи также различается 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 малый периферийный нагрев. Однако по сравнению с лазерами с большей длиной волны они обычно дороже и более подвержены повреждениям.

2. Мощность и энергия (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 отдельного импульса прямо пропорциональна средней мощности и обратно пропорциональна частоте повторения, измеряемой в джоулях (Дж). Чем выше мощность или энергия, тем, как правило, дороже лазер, тем выше требования к теплоотводу и, соответственно, сложнее поддерживать высокое качество луча.

Энергия импульса = средняя частота повторения мощности Энергия импульса = средняя частота повторения мощности

3. Длительность импульса (единицы измерения: от фемтосекунды до миллисекунды)

Длительность лазерного импульса, также известная как ширина импульса, обычно определяется как время, необходимое длялазерМощность достигает половины пиковой (FWHM) (рис. 1). Длительность импульса сверхбыстрых лазеров чрезвычайно коротка, обычно от пикосекунд (10⁻¹² секунды) до аттосекунд (10⁻¹⁸ секунды).

4. Частота повторения (единицы измерения: от Гц до МГц)

Частота повторенияимпульсный лазерЧастота повторения импульсов (т.е. частота повторения импульсов) описывает количество импульсов, испускаемых 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 активной среды лазера, во многих случаях она может варьироваться. Чем выше частота повторения, тем короче время тепловой релаксации поверхности оптического элемента лазера и конечного фокусируемого пятна, что позволяет материалу нагреваться быстрее.

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

Лазеры обладают когерентностью, то есть существует фиксированное соотношение между фазовыми значениями электрического поля в различные моменты времени или положения. Это обусловлено тем, что лазеры генерируют излучение методом вынужденного излучения, которое отличается 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 определённую массу.

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 направлении. Неполяризованный свет генерирует электрические поля, направленные во многих различных направлениях. Степень поляризации обычно выражается как отношение оптической силы двух ортогональных состояний поляризации, например, 100:1 или 500:1.