Základní parametry laserového systému

Základní parametrylaserový systém

V mnoha aplikačních oblastech, jako je zpracování materiálů, laserová chirurgie a dálkový průzkum Země, ačkoli existuje mnoho typů laserových systémů, často sdílejí některé společné základní parametry. Zavedení jednotného systému terminologie parametrů může pomoci předejít nejasnostem ve vyjadřování a umožnit uživatelům přesněji vybírat a konfigurovat laserové systémy a komponenty, čímž se splní potřeby specifických scénářů.

Základní parametry

Vlnová délka (běžné jednotky: nm až μm)

Vlnová délka odráží frekvenční charakteristiky světelných vln vyzařovaných laserem ve vesmíru. Různé aplikační scénáře mají různé požadavky na vlnové délky: Při zpracování materiálů se míra absorpce materiálů pro specifické vlnové délky liší, což ovlivňuje efekt zpracování. V aplikacích dálkového průzkumu Země existují rozdíly v absorpci a interferenci různých vlnových délek atmosférou. V lékařských aplikacích se absorpce laserů lidmi s různou barvou pleti také liší v závislosti na vlnové délce. Vzhledem k menšímu zaostřenému bodu se lasery s kratšími vlnovými délkami a...laserová optická zařízenímají výhodu ve vytváření malých a přesných prvků, protože generují velmi malé periferní zahřívání. Ve srovnání s lasery s delšími vlnovými délkami jsou však obvykle dražší a náchylnější k poškození.

2. Výkon a energie (běžné jednotky: W nebo J)

Výkon laseru se obvykle měří ve wattech (W) a používá se k měření výkonu kontinuálních laserů nebo průměrného výkonu pulzních laserů. U pulzních laserů je energie jednoho pulzu přímo úměrná průměrnému výkonu a nepřímo úměrná opakovací frekvenci, přičemž jednotkou je joule (J). Čím vyšší je výkon nebo energie, tím obvykle vyšší je cena laseru, tím větší je požadavek na odvod tepla a tím se zvyšuje i obtížnost udržení dobré kvality paprsku.

Energie pulzu = průměrná frekvence opakování výkonu Energie pulzu = průměrná frekvence opakování výkonu

3. Délka pulzu (běžné jednotky: fs až ms)

Délka laserového pulzu, známá také jako šířka pulzu, je obecně definována jako doba, kterou potřebuje klaservýkon vzroste na polovinu svého vrcholu (FWHM) (obrázek 1). Šířka pulzu ultrarychlých laserů je extrémně krátká, typicky se pohybuje od pikosekund (10⁻¹² sekund) do attosekund (10⁻¹⁸ sekund).

4. Frekvence opakování (běžné jednotky: Hz až MHz)

Frekvence opakovánípulzní laser(tj. frekvence opakování pulzů) popisuje počet pulzů emitovaných za sekundu, tj. převrácenou hodnotu rozteče časovacích pulzů (obrázek 1). Jak již bylo zmíněno, frekvence opakování je nepřímo úměrná energii pulzu a přímo úměrná průměrnému výkonu. Ačkoli frekvence opakování obvykle závisí na laserovém zesilovacím médiu, v mnoha případech se může frekvence opakování měnit. Čím vyšší je frekvence opakování, tím kratší je doba tepelné relaxace povrchu laserového optického prvku a konečného zaostřeného bodu, což umožňuje rychlejší zahřátí materiálu.

5. Koherenční délka (běžné jednotky: mm až cm)

Lasery mají koherenci, což znamená, že mezi fázovými hodnotami elektrického pole v různých časech nebo polohách existuje pevný vztah. Je to proto, že lasery jsou generovány stimulovanou emisí, což se liší od většiny ostatních typů světelných zdrojů. Během celého procesu šíření koherence postupně slábne a koherenční délka laseru definuje vzdálenost, ve které si jeho časová koherence udržuje určitou hmotnost.

6. Polarizace

Polarizace definuje směr elektrického pole světelných vln, který je vždy kolmý ke směru šíření. Ve většině případů jsou lasery lineárně polarizované, což znamená, že vyzařované elektrické pole vždy směřuje stejným směrem. Nepolarizované světlo generuje elektrická pole směřující do mnoha různých směrů. Stupeň polarizace se obvykle vyjadřuje jako poměr optického výkonu dvou ortogonálních polarizačních stavů, například 100:1 nebo 500:1.