Важные параметры характеристики производительности лазерной системы

1. Длина волны (единица измерения: нм – мкм)

Theдлина волны лазерапредставляет собой длину электромагнитной волны, переносимой лазером. По сравнению с другими типами света, важной особенностью лазера являетсялазерв том, что он монохроматичен, то есть его длина волны очень чистая и имеет только одну четко определенную частоту.

Разница между различными длинами волн лазера:

Длина волны красного лазера обычно составляет от 630 нм до 680 нм, а излучаемый им свет — красный, и это также самый распространенный лазер (в основном используемый в области медицинского питания, освещения и т. д.);

Длина волны зеленого лазера обычно составляет около 532 нм (в основном используется в области лазерной локации и т. д.);

Длина волны синего лазера обычно составляет 400–500 нм (в основном используется в лазерной хирургии);

УФ-лазер в диапазоне 350–400 нм (в основном используется в биомедицине);

Инфракрасный лазер – это особый вид лазерного излучения. В зависимости от диапазона длин волн и области применения длина волны инфракрасного лазера обычно находится в диапазоне от 700 нм до 1 мм. Инфракрасный диапазон можно разделить на три поддиапазона: ближний инфракрасный (БИК), средний инфракрасный (СИК) и дальний инфракрасный (ДИК). Ближний инфракрасный диапазон составляет около 750–1400 нм и широко используется в оптоволоконной связи, биомедицинской визуализации и инфракрасном ночном зрении.

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

Мощность лазераИспользуется для описания оптической выходной мощности непрерывного лазера (CW) или средней мощности импульсного лазера. Кроме того, импульсные лазеры характеризуются тем, что энергия их импульса пропорциональна средней мощности и обратно пропорциональна частоте повторения импульсов, а лазеры с более высокой мощностью и энергией обычно генерируют больше тепла.

Большинство лазерных лучей имеют гауссов профиль, поэтому интенсивность излучения и поток излучения максимальны на оптической оси лазера и уменьшаются по мере отклонения от неё. Другие лазеры имеют профиль луча с плоской вершиной, который, в отличие от гауссовых лучей, имеет постоянный профиль интенсивности излучения по всему сечению луча и быстрое снижение интенсивности. Поэтому лазеры с плоской вершиной не имеют пиковой интенсивности излучения. Пиковая мощность гауссова луча вдвое выше, чем у луча с плоской вершиной при той же средней мощности.

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

Длительность лазерного импульса (т. е. ширина импульса) — это время, необходимое лазеру для достижения половины максимальной оптической мощности (FWHM).

 

4. Частота повторения (единица 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 во временной последовательности. Частота повторения обратно пропорциональна энергии импульса и пропорциональна средней мощности. Хотя частота повторения обычно зависит от активной среды лазера, во многих случаях её можно изменять. Более высокая частота повторения приводит к сокращению времени тепловой релаксации поверхности и конечной фокусировки оптического элемента лазера, что, в свою очередь, приводит к более быстрому нагреву материала.

5. Дивергенция (типичная единица: мрад)

Хотя лазерные лучи обычно считаются коллимированными, они всегда содержат определённую дивергенцию, которая характеризует степень расхождения луча по мере увеличения расстояния от его перетяжки вследствие дифракции. В приложениях с большими рабочими расстояниями, таких как системы лидаров, где объекты могут находиться на расстоянии сотен метров от лазерной системы, дивергенция становится особенно важной проблемой.

6. Размер пятна (единица: мкм)

Размер пятна сфокусированного лазерного луча определяет диаметр луча в фокусе системы фокусирующих линз. Во многих областях применения, таких как обработка материалов и медицинская хирургия, целью является минимизация размера пятна. Это максимизирует плотность мощности и позволяет создавать особенно мелкие детали. Асферические линзы часто используются вместо традиционных сферических линз для уменьшения сферических аберраций и уменьшения размера фокусного пятна.

7. Рабочее расстояние (единица измерения: мкм-м)

Рабочее расстояние лазерной системы обычно определяется как физическое расстояние от конечного оптического элемента (обычно фокусирующей линзы) до объекта или поверхности, на которой фокусируется лазер. В некоторых приложениях, например, в медицинских лазерах, рабочее расстояние обычно стремятся минимизировать, в то время как в других, например, в системах дистанционного зондирования, стремятся максимально расширить рабочий диапазон.