Lasersüsteemi põhiparameetrid

Põhiparameetridlasersüsteem

Arvukates rakendusvaldkondades, nagu materjalitöötlus, laserkirurgia ja kaugseire, on lasersüsteemidel küll mitut tüüpi, kuid neil on sageli ühised põhiparameetrid. Ühtse parameetrite terminoloogiasüsteemi loomine aitab vältida segadust väljendustes ning võimaldab kasutajatel lasersüsteeme ja komponente täpsemalt valida ja konfigureerida, rahuldades seeläbi konkreetsete stsenaariumide vajadusi.

Põhiparameetrid

Lainepikkus (tavalised ühikud: nm kuni μm)

Lainepikkus peegeldab laseri poolt kosmoses kiiratavate valguslainete sagedusomadusi. Erinevatel rakendusstsenaariumidel on lainepikkuste osas erinevad nõuded: materjalide töötlemisel on materjalide neeldumiskiirus teatud lainepikkuste puhul erinev, mis mõjutab töötlemisefekti. Kaugseire rakendustes on atmosfääri poolt erinevate lainepikkuste neeldumises ja interferentsis erinevusi. Meditsiinirakendustes varieerub laserite neeldumine erineva nahavärviga inimeste poolt samuti sõltuvalt lainepikkusest. Väiksema fokuseeritud täpi tõttu on lühema lainepikkusega laserid jalaseroptilised seadmedNeil on eelis väikeste ja täpsete detailide loomisel, tekitades väga vähe perifeerset kuumenemist. Võrreldes pikema lainepikkusega laseritega on need aga tavaliselt kallimad ja kergemini kahjustuvad.

2. Võimsus ja energia (tavalised ühikud: W või J)

Laseri võimsust mõõdetakse tavaliselt vattides (W) ja seda kasutatakse pidevlaserite väljundvõimsuse või impulsslaserite keskmise võimsuse mõõtmiseks. Impulsslaserite puhul on ühe impulsi energia otseselt proportsionaalne keskmise võimsusega ja pöördvõrdeline kordussagedusega, kusjuures ühik on džaul (J). Mida suurem on võimsus või energia, seda kõrgem on tavaliselt laseri maksumus, seda suurem on soojuse hajumise vajadus ja vastavalt suureneb ka hea kiirekvaliteedi säilitamise raskus.

Impulssenergia = keskmine võimsuse kordumissagedus Impulssenergia = keskmine võimsuse kordumissagedus

3. Impulsi kestus (tavaühikud: fs kuni ms)

Laseri impulsi kestus, tuntud ka kui impulsi laius, on üldiselt defineeritud kui aeg, mis kulub laserkiire liikumiseks.laservõimsus tõuseb pooleni oma tipust (FWHM) (joonis 1). Ülikiirete laserite impulsi laius on äärmiselt lühike, jäädes tavaliselt pikosekunditest (10⁻¹² sekundit) attosekunditeni (10⁻¹⁸ sekundit).

4. Kordussagedus (tavaühikud: Hz kuni MHz)

Kordumise sagedus aimpulsslaser(st impulsi kordussagedus) kirjeldab sekundis kiiratavate impulsside arvu, st ajastusimpulsside vahe pöördväärtust (joonis 1). Nagu varem mainitud, on kordussagedus pöördvõrdeline impulsi energiaga ja otseselt proportsionaalne keskmise võimsusega. Kuigi kordussagedus sõltub tavaliselt laseri võimenduskeskkonnast, võib see paljudel juhtudel varieeruda. Mida suurem on kordussagedus, seda lühem on laseroptilise elemendi pinna ja lõpliku fokuseeritud täpi termilise relaksatsiooni aeg, mis võimaldab materjalil kiiremini kuumeneda.

5. Koherentsuse pikkus (tavaühikud: mm kuni cm)

Laseritel on koherentsus, mis tähendab, et elektrivälja faasiväärtuste vahel on erinevatel aegadel või positsioonidel fikseeritud seos. See on tingitud asjaolust, et laserid genereeritakse stimuleeritud emissiooni teel, mis erineb enamikust teist tüüpi valgusallikatest. Kogu levimisprotsessi vältel nõrgeneb koherentsus järk-järgult ja laseri koherentsuspikkus määrab kauguse, mille juures selle ajaline koherentsus säilitab teatud massi.

6. Polarisatsioon

Polarisatsioon määrab valguslainete elektrivälja suuna, mis on alati risti levimissuunaga. Enamasti on laserid lineaarselt polariseeritud, mis tähendab, et kiiratav elektriväli on alati suunatud samas suunas. Mittepolariseeritud valgus tekitab elektrivälju, mis on suunatud paljudesse erinevatesse suundadesse. Polarisatsiooniastet väljendatakse tavaliselt kahe ortogonaalse polarisatsiooni oleku optilise võimsuse suhtena, näiteks 100:1 või 500:1.